1电荷电荷守恒

电荷守恒定律库仑定律
一．电荷
1.电荷的种类：自然界中有种电荷
①.用丝绸摩擦过的玻璃棒上所带的电荷，叫电荷；
②.用毛皮摩擦过的橡胶棒上所带的电荷，叫电荷。

2.电荷间相互作用的规律：同种电荷相互，异种电荷相互。

二．使物体带电的三种方法
1. 摩擦起电
实质：摩擦起电实质是电子从一个物体到另一个物体上。

得到电子，带；失去电子，带
例1．毛皮与橡胶棒摩擦后，毛皮带正电，这是因为（）
A．毛皮上的一些电子转移到橡胶棒上了B．毛皮上的一些正电荷转移到了橡胶棒上了
C．橡胶棒上的一些电子转移到了毛皮上了D．橡胶棒上的一些正电荷转移到毛皮上了
2. 接触带电
a.两个带电荷的物体相互接触后都不显电性，这种现象叫做电中和现象。

b.两个相同
．．的带电金属导体接触后，电荷要重新分配，这种现象叫做电荷均分原理。

实质：自由电子在的转移。

例2. 两个完全相同的金属球，一个带+6×10-8C的电量，另一个带－2×10-8C的电量。

把两球接触后再分开，两球分别带电多少？
3. 感应起电
思考a：把带正电荷的球C移近导体A，箔片有什么变化，现象说明了什么呢？
然后又移走C呢？
思考b：如果先把A和B分开，然后移开C，箔片什么变化，这种现象又说明
什么呢？
思考c：在上一步的基础上，再让A和B接触，又会看到什么现象呢？这个现
象说明了什么呢？
⑴静电感应：当一个带电体导体时，可以使导体带电的现象，叫做静电感应。

⑵感应起电：利用静电感应使金属导体带电的过程。

实质：自由电子从物体的一部分转移到另一部分。

规律：近端感应种电荷，远端感应种电荷。

静电感应的原因？
分析物质的微观分子结构，分析起电的本质原因：把带电的球C移近金属导
体A和B时，由于同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，使导体上的自由电子
被吸引过来，因此导体A和B带上了等量的异种电荷．感应起电也不是创造了电
荷，而是使物体中的正负电荷分开，是电荷从物体的一部分转移到另一部分。

例3.如图所示，将用绝缘支柱支持的不带电金属导体A和B 接触，再将带负电的导体C移近导体A，然后把导体A、B分开，再移去C，则( )
A．导体A带负电，B带正电
B．导体A带正电，B带负电
C．导体A失去部分负电荷，导体C得到负电荷
D．导体A带正电是由于导体B的部分电子转移到A上，故A、B带等量异种电荷
三．电荷守恒定律
1、电荷守恒定律的两种表述：
表述一：
表述二：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和总是保持不变。

例4．关于电荷守恒定律，下列叙述正确的是：( )
A．一个物体所带的电量总是守恒的；
B．在与外界没有电荷交换的情况下，一个系统所带的电量总是守恒的；
C．在一定的条件下，一个系统内的等量的正负电荷即使同时消失，但是这并不违背电荷守恒定律；D．电荷守恒定律并不意味着带电系统一定和外界没有电荷交换；
四．元电荷
1. 电荷量（）电荷的多少，简称电量。

单位：，符号：
2. 元电荷是一个电子或质子所带的电荷量，它是电荷量的最单位。

元电荷的值：e=，最早由美国物理学家测定。

注意：所有带电体的电荷量或者等于e，或者等于e的整数倍。

就是说，电荷量是不能连续变化的物理量。

例5．关于物体的带电荷量，以下说法中正确的是（）
A．物体所带的电荷量可以为任意实数
B．物体所带的电荷量应该是某些特定值
C．物体带电＋1.60×10-9C，这是因为该物体失去了1.0×1010个电子
D．物体带电荷量的最小值为1.6×10-19C
例6．5个元电荷的电量是________，16 C电量等于________元电荷．
【随堂检测】
1．用毛皮摩擦橡胶棒时，橡胶棒带电荷，毛皮带电荷.当橡胶棒带有
3.2×10-9库仑的电量时，电荷量为1.6 ×10-19库仑的电子有个从
移到上.
2．带电微粒所带电量不可能是下列值中的( )
A．2.4×10-19C B．-6.4×10-19C C．-1.6×10-18C D．4.0×10-17C
.3．关于摩擦起电和感应起电的实质，下列说法中正确的是( )
A．摩擦起电说明机械能可以转化为电能，也说明通过做功可以创造出电荷
B．摩擦起电说明电荷可以从一个物体转移到另一个物体
C．感应起电说明电荷可以从物体的一部分转移到另一个部分
D．感应起电说明电荷可以从带电的物体转移到原来不带电的物体
4．如图所示，原来不带电的绝缘金属导体MN，在其两端下面都悬挂着金属验电箔．若使带负电的绝缘金属球A靠近导体的M端，可能看到的现象是（）
A．只有M端验电箔张开，且M端带正电
B．只有N端验电箔张开，且N端带负电
C．两端的验电箔都张开，且左端带负电，右端带正电
D．两端的验电箔都张开，且左端带正电，右端带负电
5．如图所示，A．B是被绝缘支架分别架起的金属球,并相隔一定距离，其中A带正电，B不带电，则以下说法中正确的是（）
A．导体B带负电
B．导体B左端出现负电荷，右端出现正电荷，并且电荷量大小相等
C．若A不动，将B沿图中虚线分开，则左边的电荷量小于右边的电荷量
D．若A、B接触一下，A、B金属体所带总电荷量保持不变
6．绝缘细线上端固定，下端悬挂一轻质小球a，a的表面镀有铝膜．在a的近旁有一绝缘金属球b，开始时a、b都不带电，如图所示.现使b带电，则( )
A．ab之间不发生相互作用 B．b将吸引a，吸在一起不分开
C．b立即把a排斥开 D．b先吸引a，接触后又把a排斥开
6科学家在研究原子、原子核及基本粒子时，为了方便，常常用元电荷作为电量的单位，关于
元电荷，下列论述正确的是：（）
A．把质子或电子叫元电荷．B．电子带有最小的负电荷，其电量的绝对值叫元电荷．
C．1.60×10-19C的电量叫元电荷D．质子带有最小的正电荷，其电量的绝对值叫元电荷．
库仑定律
【学习目标】
1、掌握点电荷的概念，明确带电体可看做点电荷的条件；
2、理解库仑定律的内容并能应用解决简单问题；
3、进一步体验理想化模型的构建与在物理教学中的地位；
4、体验自然规律的和谐与统一。

【重点难点】
重点：应用库仑定律确定点电荷之间静电力的大小与方向；
难点：会用库仑定律的公式进行有关的计算。

1．电荷间的相互作用力大小与两个因素有关：一是与有关，二是与有关。

2．当带电体之间的比它们自身的大小大得多时，带电体的形状和体积对相互作用力的影响可以忽略不计，这时的带电体可以看作。

点电荷类似力学中的，是一种理想化模型。

3．库仑定律：真空中两个间相互作用的静电力跟它们的成正比，跟它们的成反比，作用力的方向在上。

公式：F= ，式中k叫做。

如果公式中的各个物理量都采用国际单位，即电量的单位用，力的单位用，距离的单位用，则由实验得出k=9×109。

使用上述公式时，电荷量Q1、Q2用绝对值代入计算。

4.库仑定律适用适用于中（空气中近似成立）两个间的相互作用。

问题情境1、如图所示，在绝缘的光滑水平面上，相隔一定距离有两个带同种电荷的
小球，将A球固定，B球由静止释放。

思考：B球将做何种运动？
探究：在上题中，若两球的电荷量均为1×10-6C，A球的质量为1g，B球的质量为2g。

求：
（1）当两球之间的距离为1m时，B的加速度多大？
（2）当B的加速度为4m/s2时，两球的距离多大？
问题情境2、两个小球，用绝缘丝线悬挂在同一点，两球带同种电荷，且电荷量q 1>q 2，两丝线张开一定的角度，如图所示。

思考：q 2对q 1的静电力F 1与q 1对q 2的静电力F 2的大小关系如何？为什么？
探究：若两个小球质量分别是m
1、m 2的，静止时两小球连线水平，两丝线与竖直
方向夹角分别为θθ12、，如图所示。

请分析θθ12、与哪些因素有关？关系如何？
问题情境3、如图所示，真空中A 、B 两点放入两个点电荷q 1、q 2。

在连线上的C 点放上点电荷q 3。

思考：要使q 1、q 2对q 3的静电力等大，q 1与q 2的大小关系如何？要使q 3受到的两
静电力的合力为0，q 1与q 2的正负关系如何？若AB 距离与BC 距离相等，此时q 1
是q 2的几倍？
【例题分析】
一、电荷守恒、库仑定律的理解和应用
【例1】库仑定律是定量分析电荷间相互作用力的基本规律，表达式F =k 2
21r Q Q ．请你思考下面的问题：
（1）从数学观点看，F =k 2
21r Q Q ，公式中的r →0时，应该得F →∞，即两者的库仑力趋向无限大．你
认为这可能吗？为什么？
（2）把公式F =k 221r Q Q 变成F =k 21r Q ·Q 2和F =k 2
2r Q ·Q 1的形式，你应如何理解？
【例2】真空中两个静止点电荷相距10 cm ，它们之间相互作用力大小为9×10-4 N ，当它们合在一起时，成为一个带电荷量为3×10-8C 的点电荷，问原来两电荷的带电荷量各为多少?
二、库仑定律与力学知识综合
【例3】A、B两个小球带有同种电荷，放在光滑的绝缘水平面上，A的质量为m，B的质量为2m，相距为d。

同时静止释放，当它们距离为2d时，A的加速度为a，速度为v，则（）
A、此时B的速度为v/2；
B、此时B的速度为v/4；
C、此时B的加速度为a/2；
D、此时B的加速度为a/4。

【例4】如图，两个带电小球A、B的质量分别为m1、m2，带电荷量分别为q1、q2，静止时两细线与
、θ2，且A、B恰好处于同一水平面上，则：
竖直方向的夹角分别为θ
（）
A、若q1＝q2，则θ1＝θ2；
B、若q1<q2，则θ1>θ2；
C、若m1＝m2，则θ1＝θ2；
D、若m1<m2，则θ1<θ2。

【例5】如图所示，两根光滑绝缘杆可在同一竖直平面内绕交点转动，两杆上各穿一个质量m电量q 的小球，两杆与水平面夹角都为θ时，两球处于静止状态（如图）现使两杆同时绕交点缓慢转动，小球在杆上的位置也随之改变，θ为何值时小球到交点距离最小？最小值多大？
三、库仑定律与运动学的综合
【例6】如图所示，两个完全相同的金属小球A、B，其中B固定在绝缘地板上，A在离B高H的正上方由静止释放下落，与B发生碰撞后回跳的高度为h，设碰撞中无机械能损失，空气阻力不计，则（）。

A、若A、B带等量同种电荷，则h＜H
B、若A、B带等量异种电荷，则h＞H
C、若A、B带等量同种电荷，则h=H
D、若A、B带等量异种电荷，则h=H
【例7】如图，在O点用长为l的细线悬挂一质量为m的小球，小球的的带电荷量为－q，在O点置一带电荷量为＋q的点电荷。

求小球能绕O点在竖直平面内作圆周运动时，在最低点的最小速度。

1、下列关于点电荷的说法中，正确的是( )
A．只有体积很小的带电体才能看成是点电荷
B．体积很大的带电体一定不能看成是点电荷
C．当两个带电体的大小远小于它们之间的距离时，可将这两个带电体看成点电荷
D．一切带电体都可以看成是点电荷
2、真空中有甲、乙两个点电荷，相距为r，它们间的静电力为F，若甲的电荷量变为原来的2倍，乙的电荷量变为原来的1/3，距离变为2r，则它们之间的静电力变为
A．3F/8 B．F/6 C．8F/3 D．2F/3
3、如图所示，一个挂在绝缘细线下端的带正电的小球B，静止在图示位置，若固定的
带正电小球A的电荷量为Q，B球的质量为m，带电荷量为q，θ＝30°，A和B在同一
条水平线上，整个装置处于真空中，求A、B两球间的距离．。