中职电工基础教案201页

第一章电路基础知识

1.1 库仑定律

一、电荷

1、自然界中只有正、负电荷，电荷间作用力为“同性

相斥，异性相吸”。

2、电量

电荷的多少叫电量，电量的单位是库仑。1个电子电量e=1.6×10－19C。任何带电物体所带电量等于电子（或质子）电量或者是它们的整数倍，因此，把1.6×10－19C称为基元电荷。

二、库仑定律

1、库伦定律的内容

在真空中两个电荷间作用力跟它们的电量的乘积成正比，跟它们间的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上，这就是库仑定律。若两个点电荷q1，q2静止于真空中，距离为r，则q1受到q2的作用力F12为

式中F

12、q

1

、q

2

、r诸参数单位都已确定，分别为牛（N）、

库（C）、库（C）、米（m）由实验测得

k = 9×109 N ·m 2／C 2

q 2受到q 1的作用力F 21与F 12互为作用力与反作用力，它们大小相等，方向相反，统称静电力，又叫库仑力。

2、注意事项：

（1）、库仑定律只适用于计算两个点电荷间的相互作

用力，非点电荷间的相互作用力，库仑定律不

适用。

（2）、应用库仑定律求点电荷间相互作用力时，不用

把表示正、负电荷的“＋”、“－”符号带入

公式中，计算过程中可用绝对值计算，其结果

可根据电荷的正、负确定作用力为引力或斥力

以及作用力的方向。

三、例题讲解，

【例题1】两个点电荷电荷量C q 61104-⨯-=，C q 62102.1-⨯-=，在真空中的距离m r 4.0=，求两个点电荷间作用力的大小及方向。

解：根据库仑定律 N r q q k F 27.04.0102.11041092669221=⨯⨯⨯⨯⨯==-- 作用力的方向在两个点电荷的连线上。因为同带负电荷，所以作用力为斥力。

【例题2】两个点电荷分别带电荷量A q 和B q ，当它们间的距

离m r 31=时，相互作用力N F 61102-⨯=，当它们间的距离m r 12=时，相互作用力2F 是多大？

解：根据库仑定率，可列出如下两个方程 211r q q k F B A = （1）

222r q q k F B A = （2）

由（1）/（2）得 22

2121r r F F =

则： N r r F F 5226222112108.113102--⨯=⨯⨯== IV.小结

（1）电荷间相互作用规律：同性相斥，异性相吸，大小用库仑定律221r

q q k F =来计算。 （2）电荷间作用力为一对相互作用力，遵循牛

顿第三定律。

（3）库仑定律适用条件：真空中静止点电荷间

的相互作用力（均匀带电球体间、均匀带电球壳间也可）。

1.2 电场和电场强度

一、电场

1、定义：存在于电荷周围空间，对电荷有作用力的特殊物质叫电场。

电荷与它周围空间的电场是一个统一的整体。 2、电场具有两个重要特性：

A 、位于电场中的任何带电体，都要受到电场力的作用。

B 、带电体在电场中受到电场力的作用而移动时，电场力对带电体做功，这说明电场具有能量。

二、电场强度

1、 定义：检验电荷在电场中某一点所受电场力F 与检验电荷的电荷量q 的比值叫做该点的电场强度，简称场强。用公式表示为

q F E （定义式）

式中

F —电场力，单位为牛[顿]，符号为N ；

q —电荷量，单位是库[仑]，符号为C ； E —电场强度，单位是伏[特]每米，符号为V/m 。 注意：

（1）电场强度单位：N ／C

（2）大小：电场中某点的场强在数值上等于单位电荷在该点受到的电场力。

（3）方向：规定电场中某点场强的方向为正电荷在该点受到的电场力的方向。

场强是矢量。一般电场中不同点，场强的大小及方向不同，场强大的地方，电场强，场强小的地方，电场弱，通常我们也把场强的大小和方向叫做电场的强弱和方向。

三、电力线

1、定义：为了形象地描述电场中各点场强的大小和方向，采用了电力线（假想曲线）图示法，在电场中画出一系列从正电荷出发到负电荷终止的曲线，使曲线上每一点的切线方向都和该点的电场强度方向一致，这些曲线叫做电力线。

2、几种常见电力线如图1-3（教材）所示。

3、思考：任意两条电力线都不会相交，这是为什么？ 答：如果相交，则交点就会有两个切线方向，而同一点场强的大小和方向是唯一的。

四、例题讲解，

例题：检验电荷的电荷量C q 9103-⨯=，在电场中P 点受到的电场力F =18N ，求该点电场强度。若检验电荷放在P 点，电荷量C q 9106'-⨯=，检验电荷所受电场力是多少？

解：根据电场强度的定义

m V q F E /10610

31899⨯=⨯==- 由于电场中某点场强与检验电荷无关，所以P 点场强不变，'q 所受电场力F ’为

N Eq F 36106106''99=⨯⨯⨯==-

1.3电 流

一、电流

1、定义：电荷的定向运动叫做电流。

电流是一个表示带电粒子定向运动的强弱的物理量，表

征电流强弱的物理量为电流强度，它是一个矢量。

2、电流强度的定义：

电流强度在量值上等于通过导体横截面的电荷量q 和通

过这些电荷量所用时间t 的比值。用公式表示为

t

q I = （定义式） 式中

q ——电荷量，单位是库[仑]，符号为C ；

t ——时间，单位是秒，符号为s ；

I ——电流强度，单位是安[培]，符号为A 。

电流的常用单位还有毫安（mA ）和微安（A μ）： A mA A μ6310101==

二、电流的方向

1、方向

规定正电荷定向运动的方向为电流方向。

在金属导体中，电流的方向与自由电子运动方向相反；在电解液中，电流方向与正离子运动方向相同。

2、参考方向

事先假定一个电流方向（假想的电流方向）。用箭头在电