1、第一节第一节 电荷、库仑定律电荷、库仑定律第一章 静电场静电场历史回顾 公元前600年左右，希腊人发现了摩擦过的琥珀吸引轻小物体的现象。16世纪，英国御医吉尔伯特提出了电荷的概念。18世纪，美国科学家富兰克林提出了正负电荷的概念。问题一、初中学过自然界有几种电荷，它们间的相问题一、初中学过自然界有几种电荷，它们间的相互作用如何？电荷的多少用什么表示？互作用如何？电荷的多少用什么表示？问题二、一般情况下物体不带电，不带电的物体内问题二、一般情况下物体不带电，不带电的物体内是否存在电荷？如何使物体带电？是否存在电荷？如何使物体带电？问题三、摩擦起电的实质是什么？问题三、摩擦起电的实质是什么？自然界
2、只存在两种电荷，同种电荷互相排斥，自然界只存在两种电荷，同种电荷互相排斥，异种电荷相互吸引异种电荷相互吸引.电荷的多少是用电荷量来表示。电荷的多少是用电荷量来表示。不带电的物体内存在电荷，且存在等量正、负不带电的物体内存在电荷，且存在等量正、负电荷，在物体内中和，对外不显电性。用摩擦的方电荷，在物体内中和，对外不显电性。用摩擦的方法可以使物体带电，用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电法可以使物体带电，用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电。，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电。一个物体失去一些电子而带正电，另一个物体一个物体失去一些电子而带正电，另一个物体得到这些电子而带负电。得到这些电子而
3、带负电。一、电荷一、电荷电荷是一种物质属性电荷是一种物质属性1、自然界中有两种电荷、自然界中有两种电荷（1）正电荷：）正电荷：丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷（2）负电荷：）负电荷：毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。+_2、几个基本概念阅读课本p4页回答下列问题（1）电荷的多少如何表示？它的单位是什么？）电荷的多少如何表示？它的单位是什么？电荷量：电荷的多少，简称电量。单位电荷量：电荷的多少，简称电量。单位:库仑库仑 C比较电荷带电的多少比较电荷带电的多少,要比较的是其电荷量的
4、绝对值要比较的是其电荷量的绝对值电荷量的正负不表示电荷量的大小电荷量的正负不表示电荷量的大小,只代表电荷的性质只代表电荷的性质（2）什么是元电荷？一个电子就是一个元电荷吗？）什么是元电荷？一个电子就是一个元电荷吗？一个电子所带电量为元电荷一个电子所带电量为元电荷所有带电体所带电荷量只能是元电荷的所有带电体所带电荷量只能是元电荷的整数倍整数倍（3）元电荷的数值是多少？它的数值最早是由）元电荷的数值是多少？它的数值最早是由哪位物理学家测定的？哪位物理学家测定的？元电荷的值元电荷的值Ce191060.1美国科学家密立根美国科学家密立根（4）什么是比荷？电子的比荷是多少？）什么是比荷？电子的比荷是多少
5、？带电体的电荷量与质量的比值叫做比荷带电体的电荷量与质量的比值叫做比荷kgCkgCmee/1076.11091.01060.1113019电子的比荷为：例1、关于元电荷的理解，下列说法中正确的是 (D)A元电荷就是电子B元电荷是表示跟电子所带电荷量数值相等的电荷量C元电荷就是质子D物体所带的电荷量只能是元电荷的整数倍 练习1、科学家在研究原子、原子核及基本粒子时，为了方便，常常用元电荷作为电量的单位，关于元电荷，下列论述正确的是()A.把质子或电子叫元电荷B.1.6010-19C的电量叫元电荷C.电子带有最小的负电荷，其电量的绝对值叫元电荷D.质子带有最小的正电荷，其电量的绝对值叫元电荷练习2
6、、带电微粒所带的电荷量不可能是下列值中的（）A.2.410-19C B.B.-6.410-1 9C C.-1.610-18C D.4.010-17C自然界有几种起电方式呢？三种摩擦起电、接触起电、感应起电二、三种起电方式二、三种起电方式1 1、摩擦起电、摩擦起电 原子原子原子核原子核核外电子核外电子质子质子中子中子（正电正电）（不带电（不带电）离原子核较远的电子容易受到外界的作用离原子核较远的电子容易受到外界的作用而脱离原子而脱离原子物质的微观结构是怎样的？摩擦起电的原因物质的微观结构是怎样的？摩擦起电的原因是什么？是什么？摩擦时摩擦时电子从一个物体电子从一个物体转移转移到另一个物体上。到另一
7、个物体上。得到电子：带负电得到电子：带负电失去电子：带正电失去电子：带正电（中性）（中性）（负电负电）（正电正电）摩擦起电原因摩擦起电原因：不同物质的原子核束缚电子的能力不同物质的原子核束缚电子的能力不同不同，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。实质：相互作用的物体间实质：相互作用的物体间电子的转移电子的转移结果：两个相互摩擦的物体带上了结果：两个相互摩擦的物体带上了等量异种等量异种电荷电荷例2挂在绝缘细线下的两轻质导体球，由于电荷的相互作用靠近或远离，如图所示，则：（）A 甲图中两球一定带
8、异种电荷；B甲图中至少有一个带电；C乙图中两球一定带同种电荷；D乙图中两球可能只有一个带电。甲乙BC练习3、关于摩擦起电，下列说法中正确的是()A两个物体相互摩擦时一定会发生带电现象B摩擦起电的两个物体一定带有等量同种电荷C在摩擦起电现象中负电荷从一个物体转移到另一个物体D在摩擦起电现象中正、负电荷同时发生转移C2 2、接触起电、接触起电接触后接触后再分开再分开+Q+Q+Q接触后接触后再分开再分开+Q Q-3Q-3Q-Q-Q-Q-Q接触带电的实质：电子在不同物体间的转移接触带电的实质：电子在不同物体间的转移两个两个完全相同完全相同的带电导体的带电导体,接触后再分开接触后再分开,二者将原来所带电
9、量的总和平均分配二者将原来所带电量的总和平均分配2121不带电的物体跟带电的物体接触时,不带电的物体与带电的物体带同种电荷例3、半径相同的两个金属小球A、B带有相等的电荷量,相隔一定的距离,今让第三个半径相同的不带电的金属小球先后与A、B接触后移开.若A、B两球带同种电荷,接触后的电荷量之比为:_.若A、B两球带异种电荷,接触后两球的带电荷量之比为:_.n2:32:1练习4、把两个完全相同的小球接触后分开，两球相互排斥，则两球原来带电情况可能是（）A其中一个带电，一个不带电 B两个小球原来带等量异种电荷C两个小球原来带同种电荷 D两个小球原来带不等量异种电荷ACD作业作业1 1、有三个相同的绝
10、缘金属小球、有三个相同的绝缘金属小球A A、B B、C C，其中小球其中小球A A带有带有2.02.01010-5-5C C的正电荷，小球的正电荷，小球B B、C C不带电现在让小球不带电现在让小球C C先与球先与球A A接触后取走接触后取走 ，再让小球再让小球B B与球与球A A接触后分开，最后让小球接触后分开，最后让小球B B与小球与小球C C接触后分开，最终三球的带电荷量接触后分开，最终三球的带电荷量分别是多少？分别是多少？金属导电机理：金属导电机理：金属内有自由移动的电子金属内有自由移动的电子自由电子自由电子正离子在自己的平衡位置附近振动而不移动。正离子在自己的平衡位置附近振动而不移动
11、。3 3、感应起电：利用静电感应使物体带电、感应起电：利用静电感应使物体带电近异远同感应起电原因感应起电原因：利用静电感应使物体带电，叫利用静电感应使物体带电，叫做感应起电做感应起电 规律：规律：近端感应异种电荷，近端感应异种电荷，远端感应同种电荷远端感应同种电荷静电感应静电感应：把电荷移近不带电的导体，可以使：把电荷移近不带电的导体，可以使导体带电的现象，叫做静电感应导体带电的现象，叫做静电感应实质实质：电荷重新分配，电荷从物体的一部分转移到另一部分 结果结果：使导体靠近带电体的一端带异号电荷，远离的一端带同号电荷 例4、如图所示，当带正电的球C移近不带电的枕形金属导体时，枕形导体上的电荷移
12、动情况是：（）枕形金属导体上的正电荷向B端移动，负电荷不移动B、枕形金属导体上的带负电的电子向A端移动，正电荷不移动C、枕形金属导体上的正、负电荷同时分别向B端和A端移动D、枕形金属导体上的正、负电荷同时分别向A端和B端移动练习5、如图所示，将带有负电的绝缘棒移近两个不带电的导体球，两个导体球开始时互相接触且对地绝缘，下列方法中能使两球都带电的是 ()A先把两球分开，再移走棒B先移走棒，再把两球分开C使棒与甲球瞬时接触，再移走棒D先使乙球瞬时接地，再移走棒ACD 起电的本质起电的本质无论是哪种起电方式，其本质都是电荷的转移，而不是创造电荷表述一：表述一：电荷既不能创造电荷既不能创造,也不能消灭
13、也不能消灭,它只能从一它只能从一个物体转移到另一个物体个物体转移到另一个物体,或从物体的一部分或从物体的一部分转移到另一部分转移到另一部分,在转移的过程中，系统的电在转移的过程中，系统的电荷总数保持不变荷总数保持不变.表述二：表述二：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和总是保持不变。的代数和总是保持不变。二、电荷守恒定律：二、电荷守恒定律：课堂练习课堂练习1、用一根与毛皮摩擦过的硬橡胶棒，靠近不带电验电器的金属小球a，然后用手指瞬间接触一下金属杆c后拿开橡胶棒，这时验电器小球a和金箔b的带电情况是（）A、a带正电，b带负电 B、a带负电，b带正电 C、a
14、、b均带正电 D、a、b均带负电 作业2、有三个完全一样的绝缘金属球，A球带的电荷量为q，B、C均不带电。现要使B球带的电荷量为3q/8，应该怎么办？+A.导体导体B带负电带负电;B.导体导体B左端出现负电荷左端出现负电荷,右端出现正电荷右端出现正电荷,并并且电荷量大小相等且电荷量大小相等;C.若若A不动不动,将将B沿图中虚线分开沿图中虚线分开,则左边的电荷则左边的电荷量小于右边的电荷量量小于右边的电荷量;D.若若A、B接触一下接触一下,A、B金属体所带总电荷量金属体所带总电荷量保持不变保持不变.AB3 3、如图所示如图所示,A,A、B B是被绝缘支架分别是被绝缘支架分别架架起的金属球起的金属
15、球,并相隔一定距并相隔一定距离离,其中其中A带正电带正电,B不带电不带电,则以下说法中正确的是则以下说法中正确的是:4、有A、B、C三个完全相同的金属球，A带1.2104C的正电荷，B、C不带电，现用相互接触的方法使它们都带电，则A、B、C所带的电荷量可能是下面哪组数据()A6.0105C,4.0105C,4.0105CB6.0105C,4.0105C,2.0105CC4.5105C,4.5105C,3.0105CD5.0105C,5.0105C,2.0105CC+-+验电器思考思考:是否只有当带电体与导体棒的上端直接接是否只有当带电体与导体棒的上端直接接触时触时,金属箔片才开始张开金属箔片才
16、开始张开?解释看到的现象解释看到的现象.拓展验电器的主要作用有：（1）检验导体是否带电。（2）检验导体所带电性。验电器与静电计在作用上的不同 静电计也称作指针式验电器，这说明它完全具备验电器的各种作用。由于静电计的特殊结构，使得它又具备验电器不能替代的某些作用。（1）定量测量两导体间的电势差。（2）定量测量某导体的电势。练习练习1 1、一个带、一个带 正电的验电器如图所示，正电的验电器如图所示，当一个金属球当一个金属球A A靠近验电器上的金属球靠近验电器上的金属球B B时，验电时，验电 器中金属箔片的张角减小，则器中金属箔片的张角减小，则（）A A金属球金属球A A可能不带电可能不带电B B金
17、属球金属球A A一定带正电一定带正电C C金金 属球属球A A可能带负电可能带负电D D金属球金属球A A一定带负电一定带负电 练习练习2用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近已带电的验电器时，发现它的金属箔片的张角减小，由此可判断（）A验电器 所带电荷量部分被中和B验电器所带电 荷量部分跑掉了C验电器一定带正电D验电器一定带负电三、库仑定律（一）、库仑力（一）、库仑力 静止的电荷间的相互作用称为库仑力（静电静止的电荷间的相互作用称为库仑力（静电力）力）2 2、库仑力的大小和什么有关？、库仑力的大小和什么有关？（二）探究影响电荷间相互作用的因素 猜想：猜想：实验装置实验装置 观察现象观察现象 结果分析结果分
18、析改变小球电量和两小球间距离改变小球电量和两小球间距离观察小球偏离竖直方向的夹角大小，对应两球间静电力的大小观察小球偏离竖直方向的夹角大小，对应两球间静电力的大小电荷之间作用力随电荷量增大而增大，随距离的增大而减小电荷之间作用力随电荷量增大而增大，随距离的增大而减小电荷量间距q1q2（三）库仑定律1、内容：真空中两个静止点电荷之间的相互、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，作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们距离的二次方成反比，与它们距离的二次方成反比，2、表达式、表达式作用力的方向在它们的连线上。作用力的方向在它们的连线上。221rqqkF 静止点电
19、荷静止点电荷点电荷（理想模型）点电荷（理想模型）：当带电体间距离比它当带电体间距离比它们自身的大小大很多，带电体的形状、大小们自身的大小大很多，带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们间作用力的影响可忽及电荷分布状况对它们间作用力的影响可忽略不计时，可将其看作有电荷量的点略不计时，可将其看作有电荷量的点(Rr)(R B、=C、C练习1两小球用等长的绝缘细线悬挂于同一点两小球用等长的绝缘细线悬挂于同一点O，两小球因带同号电荷而使球两小球因带同号电荷而使球b悬线竖直地靠悬线竖直地靠在墙上，在墙上，a球被推开一定角度而平衡。今令球被推开一定角度而平衡。今令其失去部分电量，结果其失去部分电量，结果角变小
20、后又重新角变小后又重新平衡，则关于悬线对平衡，则关于悬线对a a球的拉力大小变化情球的拉力大小变化情况为（况为（）A.A.一定增大一定增大B.B.一定减小一定减小C.C.一定不变一定不变D.D.无法确定无法确定baOC变式2、如图1所示，用两根绝缘丝线挂着两个质量相同不带电的小球A和B，此时，上、下丝线受的力分别为TA、TB；如果使A带正电，C题型二在一条直线上有两个相距在一条直线上有两个相距0.4m的点电荷的点电荷A、B，A带电荷量为带电荷量为+Q，B带电荷量为带电荷量为-9Q。现。现引入第三个点电荷引入第三个点电荷C，恰好使三个点电荷处，恰好使三个点电荷处于平衡状态。则于平衡状态。则C应带
21、什么性质的电荷，电应带什么性质的电荷，电荷量为多少？荷量为多少？AB三个点电荷平衡规律三个点电荷平衡规律:共线，两同夹异，两大夹小，近小远大共线，两同夹异，两大夹小，近小远大AB9Q4QrAC=3r/5Qc=-36Q/25练习练习2 2、A A、B B两个点电荷，相距为两个点电荷，相距为r r，A A带有带有9Q9Q的正电荷，的正电荷，B B带有带有4Q4Q的正电荷的正电荷如果如果A A和和B B固定，应如何放置第三个点电荷固定，应如何放置第三个点电荷q q，才能使此电荷处于平衡状态？才能使此电荷处于平衡状态？如果如果A A和和B B是自由的，又应如何放置第三个是自由的，又应如何放置第三个点电
22、荷，使系统处于平衡状态，且求第三个点电荷，使系统处于平衡状态，且求第三个点电荷的电量点电荷的电量q q的大小及电性的大小及电性.结论：结论：当当A A、B B已固定已固定，只要求，只要求C C球受力平衡，球受力平衡，则则C C球的位置是唯一确定的，对其电量、球的位置是唯一确定的，对其电量、电性无要求电性无要求当当A A、B B未固定未固定，要求三球均平衡，要求三球均平衡，则对则对C C球的位置、电量、电性都有要求球的位置、电量、电性都有要求作业作业4 4：将本题中：将本题中B B的电荷量改为的电荷量改为4Q4Q，其余不变其余不变变式1光滑绝缘水平面上带电小球光滑绝缘水平面上带电小球A、B质量分
23、别为质量分别为m1=2g，m1=1g，它们的电荷量相等，它们的电荷量相等，q1=q2=10-7C。A球带正电，球带正电，B球带负电。现在球带负电。现在水平恒力水平恒力F1向右作用于向右作用于A球，这时球，这时A、B一一起向右运动，且保持距离起向右运动，且保持距离d=0.1m不变。试不变。试问：问：F1多大？它们如何运动？多大？它们如何运动？F1AB向右匀加速直线运动,92smaaBANammF2211107.2注意力、电模型的类比、迁移！作业5、如图所示，在光滑绝缘的水平面上沿一直线等距离排列三个小球A、B、C，三球质量均为m，相距均为L，若三球 均带电，且qA=+10q，qB=+q，为保证三
24、球间距不发生变化，将一水平向右的恒力F作用于C球，使三者一起向右匀速运动。求：（1）F的大小；（2）C球的电性和电量。练习2在竖直放置的半径为在竖直放置的半径为R的光滑半圆形绝缘细的光滑半圆形绝缘细管的圆心管的圆心O处放一点电荷。现将质量为处放一点电荷。现将质量为m、电荷量为电荷量为+q的小球从半圆的水平直径端点的小球从半圆的水平直径端点A静止释放，小球沿细管滑到最低点静止释放，小球沿细管滑到最低点B时，对时，对管壁恰好无压力，则置于圆心处的点电荷管壁恰好无压力，则置于圆心处的点电荷带什么电？电量大小为多少？带什么电？电量大小为多少？OABQ1Q1-Q2q?拓展：如图在正方形的三个顶点处各固定一个拓展：如图在正方形的三个顶点处各固定一个点电荷点电荷Q Q1 1、Q Q2 2,电性如图，则在另一个顶点再放电性如图，则在另一个顶点再放一个一个q q电荷，要使电荷，要使q q静止，静止，Q Q1 1、Q Q2 2的大小关系如的大小关系如何？何？q q的电荷量和电性能不能确定？的电荷量和电性能不能确定？小结小结1、自然界中的两种电荷2、3种起电方式接触带电电荷转移摩擦起电电子得失感应起电电荷重新分布3、电荷守恒定律4、库仑定律（1）公式：FkQ1Q2/r2 k9.0109N.m2/C2
