第一章靜電場(chǎng)

第一章靜電場(chǎng)科學(xué)是可以解答的藝術(shù)。科學(xué)的前沿是介于可解與難解、已知與未知之間的全新疆域。致力于這個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)家們竭盡全力將可解的邊界朝難解方向推進(jìn)，盡其所能揭示未知領(lǐng)域?！ぬ?梅卡瓦1.電荷及其守恒定律電現(xiàn)象兩種電荷物體有了這種吸引輕小物體的性質(zhì),就說(shuō)它帶了電,或有了電荷.帶電的物體叫帶電體.18世紀(jì)美國(guó)科學(xué)家富蘭克林將兩種電荷命名為“正電荷”和“負(fù)電荷”.玻璃棒絲綢毛皮橡膠棒絲綢摩擦玻璃棒，玻璃棒帶正電；毛皮摩擦橡膠棒，橡膠棒帶負(fù)電。同性電荷相互排斥，異性電荷相互吸引。摩擦起電接觸帶電感應(yīng)起電使物體帶電的幾種方法驗(yàn)電器靜電計(jì)金屬球金屬桿絕緣塞金屬箔外殼指針底座驗(yàn)電器與靜電計(jì)思考：如何檢驗(yàn)物體是否帶電？如何判斷物體所帶電性？如何判斷物體所帶電荷的相對(duì)數(shù)量？摩擦為什么能“起電”原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)通過(guò)摩擦使原子核束縛不緊的電子脫離原子發(fā)生轉(zhuǎn)移，使失去電子的物體帶正電，得到電子的物體帶負(fù)電。摩擦起電是電子在物體之間發(fā)生轉(zhuǎn)移的結(jié)果。一個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)當(dāng)帶電物體與不帶電物體接觸時(shí)，帶電體表面的部分電荷向另一物體轉(zhuǎn)移，使其帶電。

當(dāng)帶電物體接近不帶電的金屬導(dǎo)體時(shí)，靠近帶電體一端聚集異性電荷，遠(yuǎn)離帶電體的一端聚集同性電荷（靜電感應(yīng)），將金屬導(dǎo)體分開(kāi)后各自帶電。接觸起電感應(yīng)起電物體帶電的三種方法摩擦起電：相互摩擦的兩個(gè)物體帶上異種電荷原因：不同物質(zhì)的原子核束縛電子的能力不同．實(shí)質(zhì)：電子的轉(zhuǎn)移．接觸起電：相互接觸的兩個(gè)物體帶上同種電荷原因：凈電荷中和后重新分布兩完全相同金屬球：先中和再平分實(shí)質(zhì)：凈電荷的轉(zhuǎn)移．感應(yīng)起電：不帶電的物體靠近帶電體，近端和遠(yuǎn)端感應(yīng)出異種電荷原因：導(dǎo)體中自由電荷重新分布導(dǎo)體和絕緣體：有無(wú)大量的自由電荷導(dǎo)體如：金屬（自由電子），電解液（自由離子）實(shí)質(zhì)：電荷在導(dǎo)體內(nèi)部的重新分布一個(gè)與外界沒(méi)有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和保持不變。電荷守恒定律正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)高能光子→一對(duì)正負(fù)電子一對(duì)正負(fù)電子→光子通常所說(shuō)的電荷有兩種可能的含義：一是指帶電體；也可能指帶電體帶電的多少，即電荷量電荷量（簡(jiǎn)稱(chēng)電量）q：物體所帶電荷的多少，正負(fù)表示電性。國(guó)際單位：庫(kù)侖C電荷元電荷

帶電物體的最小電荷量等于一個(gè)電子所帶的電荷量，稱(chēng)為元電荷e。這個(gè)值最早由美國(guó)物理學(xué)家密立根測(cè)定，現(xiàn)在認(rèn)為：所有帶電體的電荷量，均等于元電荷或是其整倍數(shù)。問(wèn)題與練習(xí)1.一根帶電棒能夠吸引干燥的軟木屑。木屑接觸到棒以后，往往又劇烈地跳離此棒。試著做這個(gè)實(shí)驗(yàn)。說(shuō)說(shuō)木屑為什么會(huì)跳離？2.不帶電的梳子與羊毛衣袖摩擦后帶有10－7C的電荷。這些電荷的電子數(shù)目跟地球人口相比，哪個(gè)大？相差多少倍？估計(jì)目前地球人口約為63億問(wèn)題與練習(xí)3.關(guān)于元電荷的理解，下列說(shuō)法正確的是（）

A．元電荷就是電子

B．元電荷是表示跟電子所帶電量數(shù)值相等的電量

C．元電荷就是質(zhì)子

D．物體所帶的電量只能是元電荷的整數(shù)倍BD問(wèn)題與練習(xí)4.有兩個(gè)完全相同的金屬球A和B，分別帶電＋10Q和－Q，現(xiàn)用第三個(gè)完全相同的小球C反復(fù)不斷的與A、B接觸，最后移開(kāi)C后，A球帶電量為？3Q2.庫(kù)侖定律電荷間的相互作用

實(shí)驗(yàn)演示

觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并思考：（1）懸線傾角的大小說(shuō)明什么？（2）使小球和帶電球距離相等，每個(gè)小球帶不同電量，觀察傾角（3）帶電小球受到的電荷間的作用力的大小與哪些因素有關(guān)？

實(shí)驗(yàn)結(jié)論

電荷間的作用力大小與電荷間的距離負(fù)相關(guān)，與電荷量正相關(guān)。猜想：與萬(wàn)有引力規(guī)律是否相似呢？電荷間的相互作用電荷的相互作用：同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引猜想（卡文迪許）與距離平方成反比猜想（普利斯特利）萬(wàn)有引力與m1，m2成正比與r2成反比靜電力與Q1，Q2成正比與r2成反比庫(kù)侖與庫(kù)侖扭秤細(xì)金屬絲配重球帶電球

法國(guó)學(xué)者庫(kù)侖利用庫(kù)侖扭秤測(cè)定了電荷間作用力的規(guī)律：

力F與距離r的二次方成反比，與兩個(gè)電荷量q1、q2的乘積成正比：旋鈕指針絕緣桿庫(kù)侖1736-1806庫(kù)侖如何控制變量如何測(cè)定力與距離的關(guān)系如何測(cè)定力與電量的關(guān)系庫(kù)侖定律真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成正比，與它們的距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上。k=9.0×109N?m2/C2靜電力常量真空中靜止的點(diǎn)電荷點(diǎn)電荷當(dāng)帶電體間的距離比它們自身的大小大得多，以致帶電體的形狀、大小及電荷分布狀況對(duì)它們之間的作用力的影響可以忽略時(shí)，這樣的帶電體就可以看做帶電的點(diǎn)，叫做點(diǎn)電荷。點(diǎn)電荷類(lèi)似于力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn)，也是一種理想化的模型。問(wèn)題與練習(xí)1.關(guān)于點(diǎn)電荷，下列說(shuō)法中正確的是（）A、點(diǎn)電荷是一個(gè)帶有電荷的幾何點(diǎn)，它是實(shí)際帶電體的抽象，是一種理想化的模型B、點(diǎn)電荷自身不一定很小，所帶電荷不一定很少C、體積小于1mm3的帶電體就是點(diǎn)電荷D、體積大的帶電體，只要滿足一定的條件也可以看成點(diǎn)電荷ABD問(wèn)題與練習(xí)2.已知?dú)浜耍ㄙ|(zhì)子）的質(zhì)量是1.67×10-27kg，電子的質(zhì)量是9.1×10-31kg，在氫原子內(nèi)它們之間的最短距離為5.3×10-11m。試比較氫核與核外電子之間的庫(kù)侖力和萬(wàn)有引力。3.真空中兩個(gè)同性點(diǎn)電荷q1、q2，它們相距較近，保持靜止?fàn)顟B(tài)。今釋放q2，且q2只在q1的庫(kù)侖力作用下運(yùn)動(dòng)，則q2在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的庫(kù)侖力()A.不斷減小B.不斷增大

C.始終保持不變D.先增大后減小A問(wèn)題與練習(xí)問(wèn)題與練習(xí)4.兩個(gè)相同的金屬小球（可看作點(diǎn)電荷），帶電荷量之比為1：7，在真空中相距為r，兩者相互接觸后又放回原來(lái)的位置上，則它們間的庫(kù)侖力可能為原來(lái)的幾倍？問(wèn)題與練習(xí)5.兩個(gè)直徑不可忽略的金屬球，分別帶有等量同種電荷Q，球心相距為r，它們之間的庫(kù)侖力大小與相比如何？若它們分別帶等量異種電荷結(jié)論又如何問(wèn)題與練習(xí)6.真空中有三個(gè)點(diǎn)電荷，它們固定在邊長(zhǎng)50cm的等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，每個(gè)點(diǎn)電荷都是+2×10－6C

，求它們各自所受的庫(kù)侖力。0.25N問(wèn)題與練習(xí)7.兩個(gè)固定的點(diǎn)電荷A和B，分別帶有電荷+q和+9q，它們之間距離為l?，F(xiàn)要在A、B的連線上放入點(diǎn)電荷C，為使C受到的靜電力為零，則C應(yīng)放在什么位置？在A、B連線上距Al/4處。思考：1、對(duì)于C的電性與電量有何要求？

無(wú)要求2、如果A、B所帶電荷分別為+q和-9q