高二上物理电场、库仑力(教案+练习+答案) (1)

一、电荷 1．两种电荷

自然界只存在两种电荷，即正电荷和负电荷。

规定⎩

⎪⎨⎪⎧

正电荷：用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷。负电荷：用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷。

2．电荷间的作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 3．原子的组成

原子由原子核和核外电子组成，原子核由带正电的质子和不带电的中子组成，核外电子带负电。通常原子内正、负电荷的数量相同，故整个原子对外表现为电中性。 4．自由电子和离子

金属中离原子核最远的电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由活动，这种能自由活动的电子叫做自由电子，失去这种电子的原子便成为带正电的离子。 二、摩擦起电和感应起电 1.摩擦起电

当两个物体互相摩擦时，一些束缚得不紧的电子往往从一个物体转移到另一个物体，于是原来电中性的物体由于得到电子而带负电，失去电子的物体则带正电。如玻璃棒与丝绸摩擦时，玻璃棒容易失去电子而带正电，丝绸因有了多余的电子而带负电。 2.感应起电

当一个带电体靠近导体时，由于电荷间相互吸引或排斥，导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体，使导体靠近带电体的一端带异号电荷，远离带电体的一端带同号电荷，这种现象叫做静电感应。利用静电感应使金属导体带电的过程叫做感应起电。 3.三种起电方式比较

三、电荷守恒定律及元电荷 1．电荷守恒定律的两种表述方式

(1)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)一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变。 2．两个完全相同的导体的电荷分布规律

(1)两个完全相同的导体，一个带电，另一个不带电。当两个导体接触后再分开时，两导体所带的电荷量相等，都等于原来电荷量的一半。

(2)两个完全相同的导体，都带有一定量的电荷，若两带电体的电荷量分别为Q 1、Q 2，则它们接触后再分开都带有Q 1＋Q 2

2的电荷量，式中电荷量Q 1、Q 2均包含它们的正负号。

(3)两个完全相同的导体的电荷分布规律如图所示。

3.元电荷

(1)电荷量：电荷的多少叫电荷量，常用符号Q 或q 表示，其国际单位是库仑，符号为C 。 (2)元电荷：科学实验发现质子和电子所带的电荷量最小，且其他带电体所带电荷量是电子电荷量的整数倍，这个最小的电荷量叫元电荷，用e 表示，在计算中通常取e ＝1.60×10－19

C 。

(3)比荷：电子的电荷量e 跟电子的质量m e 之比，叫做电子的比荷，其值为e

m e

＝1.76×1011 C/kg 。 四、点电荷

1．概念：当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以致带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体就可以看做带电的点。 2．注意：一个带电体能否看做点电荷，是相对于具体问题而言的，不能单凭其大小和形状

确定。

五、对点电荷的理解

六、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。电荷间的这种相互作用力叫静电力或库仑力。

2．表达式：F ＝k q 1q 2

r 2，其中k ＝9.0×109 N·m 2/C 2，叫做静电力常量。

3．适用条件：真空，点电荷。

4．方向：沿连线方向，且同种电荷相斥，异种电荷相吸。 [说明]

(1)有人根据F ＝k q 1q 2

r 2推出当r →0时，F →∞，从数学角度分析似乎正确，但从物理意义上

分析，这种看法是错误的，因为当r →0时，两带电体已不能看成点电荷，库仑定律及其公式也就不再适用了。

(2)两个带电体之间的相互作用遵循牛顿第三定律。

(3)各物理量要统一用国际单位，只有采用国际单位时，k 的值才是9.0×109 N·m 2/C 2。 七、库伦定律的应用 1.静电力的确定方法

(1)大小计算：利用库仑定律计算静电力大小时，不必将表示电性的正、负号代入公式，只代入q 1、q 2的绝对值即可。

(2)方向判断：利用同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引来判断。 2．库仑定律的两个应用

(1)计算两个可视为点电荷的带电体间的库仑力。 (2)分析两个带电球体间的库仑力。

①两个规则的均匀带电球体，相距比较远时，可以看成点电荷，库仑定律也适用，二者间的距离就是球心间的距离。

②两个规则的带电金属球体相距比较近时，不能被看成点电荷，此时两带电球体之间的作用

距离会随电荷的分布发生改变。如图甲，若带同种电荷，由于排斥而作用距离变大，此时F k q 1q 2r

2。

八、库仑力的叠加

1.真空中两个静止点电荷间相互作用力的大小只跟两个点电荷的电荷量及间距有关，跟它们的周围是否存在其他电荷无关。

2．对于三个或三个以上的点电荷，其中每一个点电荷所受的库仑力，等于其余所有点电荷单独对它的库仑力的矢量和。

3．电荷间的单独作用符合库仑定律，求各库仑力的矢量和时应用平行四边形定则。 九、库仑的实验 静电力的叠加 1．库仑的实验 (1)装置

库仑做实验用的装置为库仑扭秤，如图所示，细银丝的下端悬挂一根绝缘棒，棒的一端是一个带电的金属小球A ，另一端有一不带电的球B ，B 与A 所受的重力平衡，当把另一个带电的金属球C 插入容器并把它靠近A 时，A 和C 之间的作用力使悬丝扭转。

(2)实验结论

①力F与距离r的二次方成反比。

②力F与电荷量q1和q2的乘积成正比。

2．静电力的叠加

两个或两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力等于各点电荷单独对这个电荷的静电力的矢量和。

1．关于摩擦起电现象，下列说法中正确的是()

A．摩擦起电现象使本没有电子和质子的物体中产生了电子和质子

B．两种不同材料的绝缘体互相摩擦后，同时带上等量同种电荷

C．摩擦起电，可能是摩擦时质子从一个物体转移到了另一个物体而形成的

D．丝绸摩擦玻璃棒时，电子从玻璃棒上转移到丝绸上，玻璃棒因质子数多于电子数而带正电