电场线：

几种典型电场的电场线：

 ①点电荷


②等量异种点电荷
 
 

③等量同种点电荷(正电荷)



④点电荷与接地带电平板

⑤带电平行金属板

匀强电场：

1、定义：在电场中，如果各点的场强的大小和方向都相同，这样的电场叫匀强电场。匀强电场中的电场线是间距相等且互相平行的直线。
2、场源：相距很近，带有等量异种电荷的一对平行金属板之间的电场，除边缘部分外，可以看做匀强电场

电场中图像类问题的解法：

 1．电场的E—x图像与φ一x图像
在给定了电场的E—x图像时，可以由图线确定x 轴上各点场强的大小及方向。此外还可以确定x轴上各点的电势变化情况：E—x图线与x轴所围图形的面积表示电势差。
在给定了电场的φ—x图像时，除了可以直接确定x轴上各点电势的高低及电势变化情况，还可以确定x 轴上各点场强(或沿x轴方向上的场强分量)的大小及方向：图线斜率大小表示场强大小，斜率正负表示场强方向。
当E一x图像或φ一x图像与粒子运动相结合时，可利用电场力与场强、加速度的关系及电场力做功与动能、电势能和电势等的关系来解决涉及粒子电性、电场力、电势能、动能、速度、加速度等的相关问题。
在这类题目中，还可以把E—x图像或φ一x图像假设为我们熟悉的、符合给定变化规律的某一种电场，利用这种已知电场的电场线分布、等势面分布或场源电荷来处理相关问题。
2．粒子运动的v一t图像当带电粒子只在电场力作用下运动时，如果给出了粒子运动的速度图像，则从速度图像上能确定粒子运动的加速度方向、加速度大小变化情况，进而可将粒子运动中经历的各点的场强方向、场强大小、电势高低等情况判定出来。
3．粒子运动的v一x图像
在v一x图像中，图像的斜率并不是粒子运动的加速度，虽然从 v一x图像仍可判定粒子是加速运动还是减速运动，但加速度的大小变化情况却不一定能够判定出来，如在图中，图线的某点切线斜率：所以在粒子经过某位置时的加速度a=kv。图线①③所表示的粒子在运动中加速度增大，图线④⑤ 所表示的粒子在运动中加速度减小，而图线②⑥表示的粒子在运动中加速度变化情况不能确定。
在能够确定粒子运动中加速度的变化情况之后，解决问题的方法与已知v—t图像相同。

给定带电粒子运动轨迹类问题的解法：

在涉及带电粒子运动轨迹的问题中，主要有三种类型：一是与电场线相结合，其中有给定电场方向和电场线方向未知的两种情况；二是与等势线相结合，有标出等势线电势数值和未标出电势数值的两种情况；三是给定场源电荷的情况。
解决这类问题的第一步先要根据带电粒子运动轨迹弯曲的方向范围，判定出带电粒子受到合外力的方向范围，由运动轨迹的切线判定出带电粒子的初速度、末速度及特殊位置的速度方向。
第二步由电场线分布、等势线分布、场源电荷的位置确定电场力的方向。电场力的方向应与所在处电场线、等势面的垂线在同一直线上，至于给定的是场源电荷时，单一场源电荷看该点与场源电荷的连线，多个场源电荷时利用场的叠加原理。
第三步由电场力的方向与速度方向问的夹角，确定粒子运动中电场力做功情况、动能变化情况，电势能变化情况。若是粒子的电性已知或电场线的方向已知、等势线的电势高低已知、场源电荷电性已知时，可由其一判定另一种情况。
第四步在涉及受力大小、加速度大小变化情况时，可将电场线分布疏密程度、等势线分布疏密程度与场源电荷相对位置的变化等情况相联系。

电势能：

电势能大小的比较方法：

1．由公式判断
设当时，，即；当时，可总结为正电荷在电势高的地方电势能大，而负电荷在电势高的地方电势能小。
2．做功判断法电场力做正功，电荷(无论是正电荷还是负电荷) 从电势能较大的地方移向电势能较小的地方。反之，如果电荷克服电场力做功，那么电荷将从电势能较小的地方移向电势能较大的地方。

带电粒子在电场中运动的综合应用:

1、带电粒子在电场中的平衡问题：
带电粒子在电场中处于静止或匀速直线运动状态时，则粒子在电场中处于平衡状态。假设匀强电场的两极板间的电压为U，板间的距离为d，则：mg=qE=，有q=。
2、带电粒子在电场中的加速问题：
带电粒子在电场中加速，若不计粒子的重力，则电场力对带电粒子做功等于带电粒子动能的增量。
 
3、带电粒子在电场中的偏转问题：
带电粒子以垂直匀强电场的场强方向进入电场后，做类平抛运动。
垂直于场强方向做匀速直线运动：V_x=V₀，L=V₀t；
平行于场强方向做初速为零的匀加速直线运动：，，，偏转角：。
4、粒子在交变电场中的往复运动
当电场强度发生变化时，由于带电粒子在电场中的受力将发生变化，从而使粒子的运动状态发生相应的变化，粒子表现出来的运动形式可能是单向变速直线运动，也可能是变速往复运动。带电粒子是做单向变速直线运动，还是做变速往复运动主要由粒子的初始状态与电场的变化规律（受力特点）的形式有关。
 
①若粒子（不计重力）的初速度为零，静止在两极板间，再在两极板间加上甲图的电压，粒子做单向变速直线运动；若加上乙图的电压，粒子则做往复变速运动。
②若粒子以初速度为v₀从B板射入两极板之间，并且电场力能在半个周期内使之速度减小到零，则甲图的电压能使粒子做单向变速直线运动；则乙图的电压也不能粒子做往复运动。所以这类问题要结合粒子的初始状态、电压变化的特点及规律、再运用牛顿第二定律和运动学知识综合分析。
注：是否考虑带电粒子的重力要根据具体情况而定，一般说来：
①基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或有明确的暗示以外，一般都不考虑重力（但并不忽略质量）；
②带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力。

电场中无约束情况下的匀速圆周运动:

1．物体做匀速圆周运动的条件从力与运动的关系来看，物体要做匀速圆周运动，所受合外力必须始终垂直于物体运动的方向，而且大小要恒等于物体所需的向心力。冈此，物体做匀速圆周运动时必须受到变力的作用，或者不受恒力的作用，或者恒力能被平衡。
2．在静电力作用下的匀速圆周运动在不考虑带电粒子的重力作用时，带电粒子有两种情况可以做匀速圆周运动。
(1)在带有异种电荷的同定点电荷周围。
(2)在等量同种点电荷的中垂面上，运动电荷与场源电荷异性。在这种情境中，还要求运动电荷所具有的初速度要与所受到的电场力垂直，且满足合外力等于所需向心力的条件。否则运动电荷可能做直线运动、椭圆运动等。
3．有重力参与的匀速圆周运动重力是一恒力，带电粒子要做匀速圆周运动，重力必须被平衡，一种方式是利用水平支撑面的弹力，一种方式是利用变化的电场力的某一分力。

带电粒子所受重力的处理方法:

是否考虑重力要依据具体情况而定：
(1)微观粒子：如电子、质子、α粒子、离子等，除有说明或明确的暗示外，一般不考虑重力(但不能忽略质量)。
(2)带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或明确的暗示外，一般都不能忽略重力。
(3)有些情况下是否考虑粒子的重力需要用假设法从粒子的运动上来分析，若考虑粒子的重力，粒子的运动与题目给定的运动状态不符合，则不需考虑重力；若不考虑粒子所受到的重力，粒子不能完成题目给定的运动过程就必须考虑重力。
(4)在给定具体数据的情况下还可以通过定量计算来选择是否考虑重力的作用，一般说来重力与电场力相差两个甚至两个以上的数量级，粒子的重力就可以忽略。

匀强电场与重力场的复合场问题的处理方法:

1．动力学观点的两种方法
(1)正交分解法：处理这种运动的基本思想与处理偏转运动是类似的，可以将此复杂的运动分解为两个互相正交的比较简单的直线运动，然后再按运动合成的观点去求出复杂运动的有关物理量。
(2)等效“重力”法：将重力与电场力进行合成，如图所示，则等效于“重力”，等效于“重力加速度”

的方向，等效于“重力”的方向，即在重力场中竖直向下的方向。
2．功能观点的解决方法
(1)从功能观点出发分析带电粒子的运动问题时，在对带电粒子受力情况和运动情况进行分析的基础上，再考虑应用恰当的规律解题。如果选用动能定理，要分清有几个力做功，做正功还是负功，是恒力做功还是变力做功，以及初、未状态的动能。
(2)如果选用能垃守恒定律解题，要分清有多少种形式的能参与转化，哪种形式的能增加，哪种形式的能减少，并注意电场力做功与路径无关。

带电粒子在交变电场中运动问题的解决方法:

带电粒子在极板问加速或偏转时，若板间所加电压为一交变电压，则粒子在板间的运动可分两种情况处理：一是粒子在板间运动时间t远小于交变电压的周期T；二是粒子在板间运动时间t与交变电压变化周期 T相差不大甚至t>T。
第一种情况下需采用近似方法处理，可认为在粒子运动的整个过程的短暂时问内，板间电压恒等于粒子入射时的电压，即在粒子运动过程中，板间电压按恒压处理，且等于粒子入射时的瞬时电压。
第二种情况下粒子的运动过程较为复杂，可借助于粒子运动的速度图像。物理图像是表达物理过程、规律的基本工具之一，用图像反映物理过程、规律，具有直观、形象的特点，带电粒子在交变电场中运动时，受电场力作用，其加速度、速度等均做周期性变化，借助图像来描述它在电场中的运动情况，可直观展示物理过程，从而获得启迪，快捷地分析求解。在有交变电场作用下带电粒子运动的问题中，有一类重要问题是判定带电粒子能从极板间穿出的条件或侧移量、偏转角范围等问题。而解决此类问题的关键是找出粒子恰好能从板间飞出的临界状态：恰好从极板边缘飞出，并将其转换为临界状态方程。

带电粒子在接地极板间运动问题的解决方法:

当粒子在平行金属板间运动时，若一个极板接地，会对粒子的运动造成什么影响呢?这需分两种情况来考虑：
(1)粒子运动过程巾与极板之间无接触，极板接地只是确定极板电势的高低，这种情况下极板接地与否对粒子的运动不产生影响。
(2)一个极板接地，当运动电荷与另一极板接触而使电荷量变化，则接地的极板也就会与大地之问发生电荷的转移，从而确保两极板所带电荷量相等，但电荷量变化时，极间电场也随之发生变化。