物理选修3—1-----第一章、静电场.doc

物理选修3—1-----第一章、静电场
一、 电荷及其守恒定律
1．电荷：物体有了吸引轻小物体的性质,就说它带了电,或有了电荷,带电的物体叫带电体。
起电的方式：摩擦起电，感应起电，接触带电。
两种电荷：正电荷和负电荷。把用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称为正电荷，用正数表示．把用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷称为负电荷，用负数表示．
电荷及其相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．
静电感应：把电荷移近不带电的异体，可以使导体带电的现象。利用静电感应使物体带电，叫做感应起电．
3种起电的实质：电子的转移．
随堂练习
将经丝绸摩擦过的玻璃棒靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开。下列哪个图是正确（    ）

2．电荷量：电荷的多少叫做电荷量。符号：q 或 Q 单位：库仑 符号：C
3.元电荷：电子所带的电荷量，用e表示.
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。
电荷量e的值：e=1.60×10-19C。
比荷：电子的电荷量e和电子的质量me的比值为C/㎏

随堂练习
关于元电荷的理解，下列说法正确的是：[ ]

A．元电荷就是电子
B．元电荷是表示跟电子所带电量数值相等的电量
C．元电荷就是质子
D．物体所带的电量只能是元电荷的整数倍

4.电荷守恒定律：电荷既不能创造，也不能消灭，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．

巩固练习
带电微粒所带的电荷量的值不可能是下列的：[ ]
A．2.4×10-19C        B．－6.4×10-19C          C．－1.6×10-19C        D．4×10-17C

二、库仑定律
1.内容：力的大小跟两个点电荷的电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比．作用力的方向在两个点电荷的连线上

2.公式：

注意：1.静电力常量k = 9.0×109N·m2/C2
2.库仑定律的适应条件：真空中，静止的，点电荷
点电荷：带电体的一种理想模型。只要带电体本身的大小跟它们之间的距离相比可以忽略，带电体就可以看作点电荷。特别：注意可视为点电荷的条件。

随堂练习
关于点电荷的说法，正确的是：[ ]
A．只有体积很小的带电体才能看成点电荷
B．体积很大的带电体一定不能看成点电荷
C．当两个带电体的大小及形状对它们之间的相互作用力的影响可以忽略时，这两个带电体可看成点电荷
D．一切带电体都可以看成点电荷

试比较电子和质子间的静电引力和万有引力．已知电子的质量m1=9.10×10-31kg，质子的质量m2=1.67×10-27kg．电子和质子的电荷量都是1.60×10-19C．
分析：这个问题不用分别计算电子和质子间的静电引力和万有引力，而是列公式，化简之后，再求解．
解：电子和质子间的静电引力和万有引力分别是
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可以看出，万有引力公式和库仑定律公式在表面上很相似，表述的都是力，这是相同之处；它们的实质区别是：首先万有引力公式计算出的力只能是相互吸引的力，绝没有相排斥的力．其次，由计算结果看出，电子和质子间的万有引力比它们之间的静电引力小的很多，因此在研究微观带电粒子间的相互作用时，主要考虑静电力，万有引力虽然存在，但相比之下非常小，所以可忽略不计．

库仑定律的基础计算

1.把一电荷Q分为电量为q和(Q－q)的两部分，使它们相距一定距离，若想使它们有最大的斥力，则q和Q的关系是________．
2、两个分别带有电荷量和+的相同金属小球（均可视为点电荷），固定在相距为的两处，它们间库仑力的大小为。两小球相互接触后将其固定距离变为，则两球间库仑力的大小为
A． B． C． D．

巩固练习
1． 真空中有两个相同的固定的带电金属小球A和B，相距为r（r远大于小球半径），带电量分别为+q和-q，它们之间相互作用力的大小为F．有一个不带电的金属球C，大小跟A、B相同，当C跟A、B小球各接触一次后拿开，再将A、B固定，距离变为2r，那么A、B间的作用力的大小为：[ ]

2.半径为R的两个较大金属球放在绝缘桌面上，若两球都带有等量同种电荷Q时相互之间的库仑力为F1，两球带等量异种电荷Q与-Q时库仑力为F2，则 （ ）
A、F1>F2 B、F1<F2 C、F1=F2 D、无法确定

3.在真空中两个完全相同的金属小球，带电量分别为-q1和+ q2 ，相距为r时，其间的相互作用力为F，现将两个小球接触一下在放回原处，其间的相互作用力为，由此可以判断两小球原来带电量之比为                （    ）
     A．q1：q2=1：2                                 B．q1：q2=2：1  
       C．q1：q2=3：1                                 D．q1：q2=1：3

三、3个电荷的平衡问题

固定的与电荷无关，只与位置有关。位置靠近电荷小的。
自由：两同夹一异，两大夹一小。

例1：固定的两个同种的点电荷q1、q2，处在真空中，电量之比为1:4，相距为d,今有第三个点电荷q3，要使它处于静止状态，对q3的电量、电性、位置有何要求？

例题2： 如图所示，带电量分别为+q和－4q的小球A、B固定在水平放置的光滑绝缘细杆上，相距为d。若杆上套一带电小环C，带电体A、B和C均可视为点电荷。求小环C的平衡位置。

+q
－4q
A
B
d

例3.真空中的两个可自由移动的点电荷A,B相距为r，带电量分别为：qA=+q，qB=-4q要引入第三个点电荷C，使三者在库仑力的作用下都处于平衡状态，求C的电荷量、带电种类及所放的位置．

巩固练习
1.如图所示，真空中A、B两处各有一个正电电荷，若放入第三个点电荷C，只在电场力的作用下三个电荷都处于平衡状态，则C的电性及位置是
  A．正电；在A、B之间
  B．正电；在A的左侧
  C．负电；在A、B之间
  D．负电；在B的右侧

2.真空中的有可自由移动的两个点电荷A,B，它们的相距为r，带电量分别为：qA=+q，qB=+4q要引入第三个点电荷C，使三者在库仑力的作用下都处于平衡状态，求C的电荷量、带电种类及所放的位置？