第1讲 电场力的性质导学案

第1讲电场力的性质导学案

一、电荷电荷守恒定律

1．元电荷、点电荷

(1)元电荷：e＝1.60×10－19C，所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍．

(2)点电荷：代表带电体的有一定电荷量的点，忽略带电体的大小、形状及电荷分布状况的理想化模型．

2．电荷守恒定律

(1)内容：电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，在转移过程中，电荷的总量保持不变．

(2)三种起电方式：摩擦起电、感应起电、接触起电．

(3)带电实质：物体得失电子．

(4)电荷的分配原则：两个形状、大小相同且带同种电荷的同种导体，接触后再分开，二者带等量同种电荷，若两导体原来带异种电荷，则电荷先中和，余下的电荷再平分．

自测1如图1所示，两个不带电的导体A和B，用一对绝缘柱支持使它们彼此接触．把一带正电荷的物体C置于A附近，贴在A、B下部的金属箔都张开( )

图1

A ．此时A 带正电，

B 带负电 B ．此时A 带正电，B 带正电

C ．移去C ，贴在A 、B 下部的金属箔都闭合

D ．先把A 和B 分开，然后移去C ，贴在A 、B 下部的金属箔都闭合 答案 C

解析 由静电感应可知，A 左端带负电，B 右端带正电，选项A 、B 错误；若移去C ，A 、B 两端电荷中和，则贴在A 、B 下部的金属箔都闭合，选项C 正确；先把A 和B 分开，然后移去C ，则A 、B 带的电荷不能中和，故贴在A 、B 下部的金属箔仍张开，选项D 错误． 二、库仑定律 1．内容

真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上． 2．表达式

F ＝k q 1q 2

r

2，式中k ＝9.0×109N·m 2/C 2，叫做静电力常量．

3．适用条件

真空中的静止点电荷．

(1)在空气中，两个点电荷的作用力近似等于真空中的情况，可以直接应用公式．

(2)当两个带电体间的距离远大于其本身的大小时，可以把带电体看成点电荷． 4．库仑力的方向

由相互作用的两个带电体决定，即同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．

自测2 (2018·北京市大兴区上学期期末)关于真空中两个静止的

点电荷之间的相互作用力，下列描述合理的是( ) A ．该作用力一定是斥力

B ．库仑通过实验总结出该作用力的规律

C ．该作用力与两电荷之间的距离无关

D ．电荷量较大的受到的力大 答案 B

解析 真空中两个静止的点电荷之间的相互作用力，同性电荷时是斥力，异性电荷时是吸引力，选项A 错误；库仑通过实验总结出该作用力的规律，称为库仑定律，选项B 正确；该作用力与两点电荷之间的距离的平方成反比，选项C 错误；两点电荷之间的作用力是相互作用力，故无论是电荷量较大的还是电荷量较小的受到的力都是相等的，选项D 错误． 三、电场、电场强度 1．电场

(1)定义：存在于电荷周围，能传递电荷间相互作用的一种特殊物质； (2)基本性质：对放入其中的电荷有力的作用． 2．电场强度

(1)定义：放入电场中某点的电荷受到的电场力F 与它的电荷量q 的比值．

(2)定义式：E ＝F

q

；单位：N/C 或V/m.

(3)矢量性：规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向为该点电场强度的方向．

3．点电荷的电场：真空中距场源电荷Q 为r 处的场强大小为E ＝k Q r

2. 自测3 如图2所示，电荷量为q 1和q 2的两个点电荷分别位于P 点

和Q点．已知在P、Q连线上某点R处的电场强度为零，且PR＝2RQ.则( )

图2

A．q1＝2q2B．q1＝4q2

C．q1＝－2q2D．q1＝－4q2

答案 B

解析设RQ＝r，则PR＝2r，有k q1

2r2

＝k

q2

r2

，q1＝4q2.

四、电场线的特点

1．电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷．

2．电场线在电场中不相交．

3．在同一幅图中，电场强度较大的地方电场线较密，电场强度较小的地方电场线较疏．

自测4两个带电荷量分别为Q1、Q2的质点周围的电场线如图3所示，由图可知( )

图3

A．两质点带异号电荷，且Q1>Q2

B．两质点带异号电荷，且Q1

C．两质点带同号电荷，且Q1>Q2

D．两质点带同号电荷，且Q1

答案 A

命题点一 库仑定律的理解和应用

1．库仑定律适用于真空中静止点电荷间的相互作用．

2．对于两个均匀带电绝缘球体，可将其视为电荷集中在球心的点电荷，r 为球心间的距离．

3．对于两个带电金属球，要考虑表面电荷的重新分布，如图4所示．

图4

(1)同种电荷：F ＜k

q 1q 2r 2；(2)异种电荷：F ＞k q 1q 2

r

2. 4．不能根据公式错误地认为r →0时，库仑力F →∞，因为当r →0时，两个带电体已不能看做点电荷了．

例1 已知均匀带电球体在球的外部产生的电场与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同．如图5所示，半径为R 的球体上均匀分布着电荷量为Q 的电荷，在过球心O 的直线上有A 、B 两个点，O 和B 、B 和A 间的距离均为R .现以OB 为直径在球内挖一球形空腔，若静电力常量为k ，球的体积公式为V ＝4

3πr 3，则A 点处检验电

荷q 受到的电场力的大小为( )

图5