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静电场

静电场教案

第一节电荷及其守恒定律

一、电荷

1、自然界中有两种电荷（富兰克林命名）

（1）正电荷：

丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷

（2）负电荷：

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。

【例：

挂在绝缘细线下的两轻质通草球，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。

练：

有A、B、C三个塑料小球，A和B，B和C，C和A间都是相互吸引的，如果A带正电，则：

（）

　　A．B、C球均带负电

　　B．B球带负电，C球带正电

　　C．B、C球中必有一个带负电，而另一个不带电

　　D．B、C球都不带电

二、使物体带电的方法

（1）、摩擦起电

两种不同材料的的物体相互摩擦时，一些束缚得不紧的电子会从一个物体转移到另一个物体，原来中性的物体得到电子带负电荷，失去电子的带正电荷。

相互摩擦的物体带等量异种电荷

实质：

摩擦起电时，电荷不是凭空产生的，电子从一个物体转移到另一个物体上。

得到电子：

带负电，失去电子：

带正电

（2）、接触带电

实质：

电荷从一个物体转移到另一个物体

另：

电荷中和现象及电荷均分原理：

（1）带等量异种电荷的物体相互接触后都不显电性，这种现象叫做电中和现象。

（2）两个相同的带电金属导体接触后，电荷要重新平均分配，这种现象叫做电荷均分原理。

注：

以上两种带电方式都是电荷在两种物质上转移。

例：

有两个完全相同的带电绝缘金属小球A、B，分别带有电量QA=-6.4×10-9CQB=-3.2×10-9C，让两绝缘金属小球接触，在接触过程中，电子如何转移并转移了多少？

例：

有三个完全一样的绝缘金属球,A球带的电量为q，B、C均不带电,现要使B球带的电量为3q/8,应该怎么办?

例：

有A、B、C三个用绝缘柱支持的相同导体球,A带正电,B和C不带电,讨论用什么办法能使:

（1）B、C都带正电；

（2）B、C带等量的异种电荷

3,感应起电

起电原因：

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。

注：

感应起电是电荷在同种物质上转移。

【例：

把两个完全相同的金属球A和B接触一下，再分开一段距离，发现两球之间相互排斥则A、B两球原来的带电情况可能是（　　）

A．带有等量异种电荷

B．带有不等量异种电荷

C．带有等量同种电荷

D．一个带电，另一个不带电

如图所示,原来不带电的绝缘金属导体MN，在其两端下面都悬挂着金属验电箔；若使带负电的绝缘金属球A靠近导体的M端，可能看到的现象是（　）

A只有M端验电箔张开B只有N端验电箔张开

C两端的验电箔都张开D两端的验电箔都不张开

验电器感应起电的解释

电荷在验电器的不同部分间转移，使金属小球和箔片都带上了等量异号电荷，使箔片张开。

例：

如图所示,A、B是被绝缘支架分别架起的金属球,并相隔一定距离,其中A带正电,B不带电,则以下说法中正确的是:

（）

A.导体B带负电;

B.导体B左端出现负电荷,右端出现正电荷,并且电荷量大小相等;

C.若A不动,将B沿图中aa`分开,则两边的电荷量大小可能不等,与如何分有关;

D.若A向B逐渐靠近,在B左端和右端的电荷量大小始终相等并

连续变化

三种带电方式

（1）摩擦起电：

正负电荷的分开和转移

（2）感应起电：

电荷从物体的一部分转移到另一部分

（3）接触起电：

电荷从一个物体转移到另一个物体

起电的本质：

无论是哪种起电方式,其本质都是将正、负电荷分开,使电荷发生转移，并不是创造电荷。

例：

对物体带电现象的叙述，正确的是（）

A．物体带电一定具有多余的电子

B．摩擦起电实质上是电荷从一个物体转移到另一个物体的过程

C．物体所带电荷量可能很小，甚至小于e

D．电中和是等量异种电荷完全相互抵消的现象

例：

将不带电的导体A和带有负电荷的导体B接触后，在导体A中的质子数（）

　A．增加B．减少C．不变D．先增加后减少

三，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，在转移过程中，电荷的总量保持不变。

电荷守恒定律又可表示为：

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。

四，元电荷

１、电荷的多少叫做电荷量．符号：

Q或q单位：

库仑（C）

正电荷的电量为正值，负电荷的电量为负值。

２、元电荷

元电荷：

电子所带的电荷量，用e表示.元电荷量e的值：

e=1.60×10-19C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。

3，比荷

带电体的电荷量与带电体质量的比值叫做比荷

_

_

例：

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、1.60×10-19C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：

1，对元电荷的理解，正确的是（）

A．元电荷就是电子

B．元电荷就是质子

C．元电荷表示所带电量跟电子电量数值相等

D．物体所带电量只能是元电荷的整数倍

2．对物体带电现象的叙述，正确的是（）

A．物体带电一定具有多余的电子

B．摩擦起电实质上是电荷从一个物体转移到另一个物体的过程

C．物体所带电荷量可能很小，甚至小于e

D．电中和是等量异种电荷完全相互抵消的现象

3、将不带电的导体A和带有负电荷的导体B接触后，在导体A中的质子数（）

　A．增加B．减少

C．不变D．先增加后减少

4、把两个完全相同的金属球A和B接触一下，再分开一段距离，发现两球之间相互排斥，则A、B两球原来的带电情况可能是（）

　A．带有等量异种电荷

B．带有等量同种电荷

C．带有不等量异种电荷

D．一个带电，另一个不带电

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6，用一根跟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带正电，b带负电B．a带负电，b带正电

C．a、b均带正电　D．a、b均带负电

E．a、b均不带电

_

第二节库仑定律

一、探究影响电荷间的相互作用力的因素：

１、实验装置：

如下图

２、实验方法：

控制变量法

3，实验过程：

（1），把一个带正电的物体放在A处，然后把挂在丝线上的带正电的小球先后挂在P1、P2、P3等位置（下图），比较小球在不同位置所受电场力的大小．小球所受电力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度显示出来，偏角越大，表示小球受到的电场力越大。

（2），把小球挂在同一位置，增大或减小它所带的电荷量，比较小球所受电场力大小的变化．

_

实验结论：

电荷之间的作用力随着电荷量的增大而增大，

随着距离的增大而减小。

注：

以上我们只是定性的研究，真正定量的研究是由法国学者库仑完成的

实验表明：

电荷之间存在着作用力，这种电荷之间的相互作用力叫做静电力或库仑力。

二、库仑定律

1，内容：

在真空中两个点电荷间作用力跟它们的电量的乘积成正比，跟它们间的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上。

2，表达式q1受到q2的作用力F12为：

_

_

_

例1．两个大小相同、带电也相同的金属球A和B，分别固定在两处，相互作用力为F．现用另一个不带电的同样大小的C球先与A球接触，再与B球接触，然后移去C球，则后来A、B两球间的作用力变为（）

_

3、点电荷：

（1）点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想化的模型，类似于力学中的质点，实际并不存在．

（2）在带电体的大小比起它到其它带电体的距离小得多，以致带电体的形状和电荷在它上面的分布已无关紧要时，带电体可视为点电荷．

库仑定律的适用条件：

真空中的点电荷，空气中的点电荷近似适用。

两个或者两个以上的点电荷对另一点电荷的作用力，等于各点电荷单独对它的作用力的矢量和。

思考：

1，当两个点电荷的距离趋向零时，其库仑力也趋向无穷大吗？

2，两个带电球体，是否可以看成是集中在球心位置的点电荷？

解析：

如果是两个电荷分布均匀的带电球体就可以

如果是两个球形带电导体：

不可以

例2、关于点电荷的下列说法中正确的是：

A.真正的点电荷是不存在的．

B.点电荷是一种理想模型．

C.足够小的电荷就是点电荷．

D.一个带电体能否看成点电荷，不是看它的尺寸大小，而是看它的形状和大小对所研究的问题的影响是否可以忽略不计

例3、下列说法中正确的是：

　　A.点电荷就是体积很小的电荷．

_　　B.点电荷就是体积和带电量都很小的带电体．

　　C.根据可知，当r_0时，F_∞

D.静电力常量的数值是由实验得到的

练习

1、真空中有A、B两个点电荷，相距r时相互作用力为F，欲使它们之间的相互作用力变为F/4，下列说法可行的是（）

A、将它们的距离变为r/2

B、将它们的电荷量均变为原来的一半

C、将它们的距离变为r/4

D、将它们的电荷量均变为原来的2倍

2.真空中有A、B两个点电荷，相距10厘米，B的带电量是A的5倍。

如果A电荷受到的静电力是10－4N，那么B电荷受到的静电力应是 

A．5×10-4N               B．0.2×10-4N

C．10－4N               D．0.1×10-4N

3.两个半径相同的金属小球，带电量之比为1∶7，相距为r，两者相互接触后再放回原来的位置上，则相互作用力可能为原来的（）

_

4.两个半径为R的带电球所带电荷量分别为+q1和+q2，当两球心

相距3R时，相互作用的静电力大小为（）

A_B_C_无法确定

5．将一定量电荷Q分给A、B两不带电绝缘导体小球，要使两球相隔一定距离时有最大的作用力，则A球分得的电量q应为　

_

6.有3个完全相同的金属小球A、B、C，A带电荷量7Q，

B带电荷量-Q，C球不带电，今将A、B固定起来，然后

C反复与A、B球接触，最后移去C球，求A、B间的相互

作用力变为原来的多少？

两个正电荷q1与q2电量都是3C，静止于真空中，相距r=2m。

（1）在它们的连线AB的中点O放入正电荷Q，求Q受的静电力。

（2）在O点放入负电荷Q，求Q受的静电力。

第三节，电场强度

__

思考：

两电荷不直接触，它们之间的相互作用是怎样产生的?

一.电场

1、定义：

存在于带电体周围的特殊物质。

2、基本性质：

对放入其中的电荷有力的作用，这种力叫电场力。

3、电荷间的相互作用力通过电场发生

_

检验电荷（试探电荷）：

用来检验电场的电量很小（不影响原电场）；体积很小（可以当作质点）的电荷。

场源电荷：

产生电场的电荷

1.电场中的同一点，不同电荷所受力不同，比值F/q是一定的。

2.电场中不同的点，同一电荷所受力也不同，比值F/q一般是不同的。

结论:

F/q能反映电场中某点电场的力的性质——电场的强弱。

二，电场强度

1.定义：

放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强。

2.定义式：

E=F/Q

3.单位：

牛/库（N/C）伏/米（V/m）1V/m=1N/C

4.方向：

规定与正电荷在该点的受力方向相同

5.理解：

场强反映电场力的性质，由电场本身决定，与放入的试探电荷无关。

电场强度为矢量，遵循平行四边形定则

练习

1电场中有一点P，下列哪些说法正确的是（）

A若放在P点的试探电荷的电量减半，则P点的场强减半。

B若P点没有试探电荷，则P点的场强为零。

CP点的场强越大，则同一电荷在P点受到的电场力越大。

DP点的场强方向为试探电荷在该点的受力方向

2关于电场强度，下列说法正确的是（）

A．E=F/q，若q减半，则该处的场强变为原来的2倍

B．E=kQ/r2中，E与Q成正比，而与r平方成反比

C．在以一个点电荷为球心，r为半径的球面上，各点的场强均相同

D．电场中某点的场强方向就是该点所放电荷受到的电场力的方向

四、电场线

电场线是用来形象地描述电场强弱与方向特性的一簇曲线。

电场线上每一点的切线方向，都和该点的场强方向一致。

_

1、正、负点电荷的电场中电场线的分布

__

特点：

a、离点电荷越近，电场线越密，场强越大

b、以点电荷为球心作个球面，电场线处处与球面垂直，在此球面上场强大小处处相等，方向不同。

2、等量异种点电荷形成的电场中的电场线分布

_

特点：

a、沿点电荷的连线，场强先变小后变大

b、两点电荷连线中垂面（中垂线）上，场强方向均相同，且总与中垂面（中垂线）垂直

c、在中垂面（中垂线）上，与两点电荷连线的中点0等距离各点场强相等，且电场强度由中点0向两侧递减

3、等量同种点电荷形成的电场中电场线分布

_

特点：

a、两点电荷连线中点O处场强为0

b、两点电荷连线中点附近的电场线非常稀疏，但场强并不为0

c、两点电荷连线的中点到无限远电场线先变密后变疏

4、匀强电场

_

特点：

a、匀强电场是大小和方向都相同的电场，故匀强电场的电场线是平行等距的直线

b、电场线的疏密反映场强大小，电场方向与电场线平行

5.点电荷与带电平板的电场中电场线的分布

_

特点：

a、以点电荷向平板作垂线为轴电场线左右对称

b、电场线的分布情况类似于等量异种电荷的电场线分布，而带电平板恰为两电荷连线的垂直平分线

c、在带电平板表面场强与平板垂直

五、电场线的特征

1、电场线密的地方场强大，电场线疏的地方场强小

2、静电场的电场线起于正电荷止于负电荷，孤立的正电荷（或负电荷）的电场线止于（或起于）无穷远处点

3、电场线不会相交，也不会相切

4、电场线是假想的，实际电场中并不存在

5、电场线不是闭合曲线，且与带电粒子在电场中的运动轨迹之间没有必然联系

练习

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