电荷的种类和相互作用

本单元重要的科学研究方法: （1）用比值定义物理量 （2）类比

（3）运用形象思维 （4）寻求守恒规律 （5）实验检测

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第十章 电 场

1．电荷的种类和相互作用

（1）自然界的电荷只有两种： 正电荷：用丝绸摩擦过的玻璃棒 负电荷：用毛皮摩擦过的橡胶棒

（2）物体带电的实质：电子的得失和转移的过程

（3）电荷之间有相互作用，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引． 2．物体带电的三种方式： 摩擦起电、感应起电和接触带电。

(1)摩擦起电本质是 电荷从一个物体转移到另一个物体 玻璃棒与丝绸摩擦时，由于玻璃棒容易失去电子而带正电； 硬橡胶棒与毛皮摩擦时，由于硬橡胶棒容易得到电子而带负电。 (2)感应起电本质是 利用静电感应使物体带电的方式, 电荷从物体的一部分转移到另一部分。 (3)接触带电

指一个不带电的金属导体跟另一个带电的金属导体接触后分开，而使不带电的导体带上电荷的方式。

有一个带正电的验电器，当一金属球接近它时，观察到验电器金属箔的张角减小了．由此可以判定金属球 （ BCD ） A 、可能带正电荷； B ．可能带负电荷 C ．可能不带电； D ．一定不带正电荷 3．电量的单位和元电荷

（1）最小电荷量：元电荷的值e= 1.6×10-19C

任何带电物体所带的电量均为e 的整数倍，质子和电子带最小的电量e （2）电量的单位是 库仑 ，符号是 C ．

（3）电荷守恒定律：电荷既不能 创生 ，也不能 消失 ，它只能从一个物体转移到另一个物体或从物体的一部分转移到另一部分。

（4）点电荷：点电荷是一种理想化带电体模型，当带电体间的距离 远大于 带电体的线度，以致带电体的形状和大小对作用力的影响可以 忽略 时，此带电体可以看作点电荷。

知识结构

基本性质 力的性质 —— 场强 库仑定律

——电场线 能的性质 ——电势 电势能

电势差 电场力的功 等势面 应

用

电场中的

导体 静电感应 静电平衡 电容 --平行板电容器

带电粒子在电场中的运动 平衡（静力学）

加速（动力学）

偏转（类平抛）

带电粒子在复合场中的运动

(5)．比荷：电荷量与质量的比值q/m

如何区别元电荷、点电荷、试探电荷这三类电荷？哪些类电荷属理想模型？ 元电荷是指最小的电荷量。

点电荷是指不考虑形状和大小的带电体。

试探电荷是指电量很小的点电荷，当它放入电场后不会影响该电场的性质。 点电荷和试探电荷属理想模型。 例：元电荷是 （

D ）

A 、电子；

B ．正电子；

C ．质子；

D ．电量的一种单位 1．库仑定律的内容、表达式及物理意义

真空中两个点电荷间的作用力跟它们电量的乘积 成正比，跟它们的距离的平方 成反比，作用力的方向在两电荷的连线上 . 公式：真空中2

2

1r Q Q k F ， K=9×10^9牛米^2/库^2（库仑扭秤） 适用条件： （1）真空中.

（2）点电荷（对于两均匀带电球体可作为点电荷处理）. 2.点电荷概念:建立物理模型,理想化方法 与万有引力对比：

对质量均匀分布的球，无论两球相距多近，r 都等于球心间距离； 带电导体球.距离近了以后，电荷会重新分布，不能再用球心距离代替r 。 例1 相距为d 的两个带正电的点电荷固定不动，电荷量之比为Q1：Q2=1:4，引入第三个电荷q ，为使q 能处于平衡状态，应把q 放在什么位置?

由力的平衡条件可知：要q 平衡，q 受Q1、Q2的库仑力F1、F2必等大反向，所以q 必在Q1、Q2连线上，且在Q1、Q2之间，靠近电量较小的电荷Q1设q 与Q1的距离为x ．则

[例2]真空中两个相同的带等量异号电荷的金属小球A 和B(A 、B 均可看作点电荷)，分别固定在两处，两球间静电力为F ．用一个不带电的同样的金属小球C 先和A 接触，再与B 接触，然后移去C ，则A 、B 球间的静电力应为多大? 一、电场及电场的物质性 二、电场强度：表示电场的力的 性质.

（1）、定义：大小 E=F/q 。此式适用于一切电场

能不能认为 E 与q 成反比，E 与 F 成正比？（对比R=U/I ，C=Q/U ）

（2）是矢量，规定正电荷所受电场力的方向作为场强方向。平行四边形法则叠加 （3）点电荷电场_E=kQ/r^2_，是E 的决定式。 匀强电场E=U/d ，d 表示沿电场方向两点间距离。

库仑定律应用注意点： 1、适用条件：真空中点电荷 2、r 往往是变量，涉及变加速运动 3、Q 的正负，是否等大：多解 4、注意作用力反作用力等大 5、注意受力分析，运动性质分析 6、灵活应用数学知识（Q 1×Q 2）

7、方法：整体隔离；相似三角形；极端法；割补法；微元法；镜像法；等效法等

1．两个带同种电荷的小球a和b．用相同长度的细线悬挂于同一点，平衡时悬线偏离竖直方向的偏角相等（如图所示），下列判断中正确的是（ACD）

A、两小球所受的库仑力的大小一定相等；

B．两小球的带电量一定相等

C．两小球的质量一定相等

D．两悬线对小球的拉力大小一定相等

2．在X轴上有两个点电荷，一个带正电Q1，一个带负电－Q2，且Q1=2Q2．用E1和E2分别表示两个点电荷所产生的场强的大小，则在X轴上（ B ）

A．E1＝E2之点只有一处，该处合场强为0；

B．E1=E2之点共有两处，一处合场强为0，另一处合场强为2E2

C．E1＝E2之点共有三处，其中两处合场强为0，另一处合场强为2E2

D．E1=E2之点共有三处，其中一处合场强为0，另两处合场强为2E2

三、电场线

（1）作用：形象化地描述电场

电场线上各点的切线方向表示场强方向；

电场线的疏密程度表示场强大小。

（2）特点：

1）电场线是假想的，不是真实的。

2）不闭合（始于正电荷或无穷远处，终于负电荷或无穷远处）

3）不相交（空间任何一点只能有一个确定的场强方向）

4）电场线不能相切。

5）沿电场线的方向，电势降低。

6）不是电荷运动的轨迹

只有当电场线是直线，且带电粒子初速度为零或初速度方向在这条直线上，运动轨迹才和电场线重合

（3）几种常见电场的电场线

匀强电场：平行、等距（平行一定等距）

例1、如图所示，在半径为R的大球中，挖去半径为R/2的小球，小球与大球内切。大球余下的部分均匀带电，总电量为Q。试求距大球球心O点半径为r处(r＞R)P点的场强大小。已知OP 连线经过小球球心O′。

解答：设电荷的体密度为ρ，

完整大球的电量为

1、电场力做功的特点：WAB=qUAB

①电场力做功只与始末位置有关，与路径无关。

②用这个公式WAB、q、UAB都有正负，计算时都要带

正负号。