11_電荷_庫侖定律

1、新課標高中物理選修11第一章第一章 電場電場 電流電流富蘭克林（富蘭克林（1706170617901790）美國科學家、發(fā)明家、政治美國科學家、發(fā)明家、政治家，美利堅合眾國的創(chuàng)始人家，美利堅合眾國的創(chuàng)始人之一。之一。雷電雷電摩擦起電摩擦起電借助一只普通的風箏就進入帶雷的云區(qū)借助一只普通的風箏就進入帶雷的云區(qū)在風箏的上端固定了一根尖頭的金屬在風箏的上端固定了一根尖頭的金屬絲，在風箏的末端綁上一把金屬鑰匙絲，在風箏的末端綁上一把金屬鑰匙電閃雷鳴時，風箏線尾端的麻繩纖維電閃雷鳴時，風箏線尾端的麻繩纖維相互排斥地聳立起來相互排斥地聳立起來伸手摸向鑰匙，結果受到了強烈的電震。伸手摸向鑰匙，結果受到了強烈

2、的電震。用萊頓瓶收集用萊頓瓶收集雷電也是放電現(xiàn)象富蘭克林實驗的意義富蘭克林實驗的意義富蘭克林成功地將天電引入萊頓瓶，富蘭克林成功地將天電引入萊頓瓶，還用引下的電做了實驗，證明了天電還用引下的電做了實驗，證明了天電和摩擦產(chǎn)生的電是相同的和摩擦產(chǎn)生的電是相同的你也你也可以可以制造制造電電防雷防雷 知識知識 措施措施 “你們知道嗎，男孩遭雷擊概率超過女孩。你們知道嗎，男孩遭雷擊概率超過女孩?！?人體都有靜電場，靜電場所產(chǎn)生的電壓越高，人體都有靜電場，靜電場所產(chǎn)生的電壓越高，越容易遭到雷擊，男孩和女孩生理結構存在不同，導越容易遭到雷擊，男孩和女孩生理結構存在不同，導致其靜電壓存在一定差異，一般來說男孩

3、靜電壓致其靜電壓存在一定差異，一般來說男孩靜電壓10001000，高于女孩的高于女孩的800800，因此男孩遭雷擊概率超過女孩。，因此男孩遭雷擊概率超過女孩。問題問題1、自然界中有幾種電荷？它們間的相互作用自然界中有幾種電荷？它們間的相互作用如何？電荷的多少用什么表示？如何？電荷的多少用什么表示？2、一般情況下物體不帶電，不帶電的物體內(nèi)、一般情況下物體不帶電，不帶電的物體內(nèi)部是否存在電荷？部是否存在電荷？3、如何使物體帶電？起電的實質(zhì)是什么？如何使物體帶電？起電的實質(zhì)是什么？4 4、檢驗物體是否帶電的裝置、檢驗物體是否帶電的裝置二、電荷二、電荷1、概念：、概念：經(jīng)過摩擦的物體，能夠吸引輕小物體

4、，我經(jīng)過摩擦的物體，能夠吸引輕小物體，我 們就說這些摩擦過的物體帶了電。們就說這些摩擦過的物體帶了電。 這些電荷靜止在物體上，這類現(xiàn)象叫做靜電現(xiàn)象。這些電荷靜止在物體上，這類現(xiàn)象叫做靜電現(xiàn)象。電荷間的相互作用規(guī)律：電荷間的相互作用規(guī)律：同種電荷相互排斥同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引異種電荷相互吸引。2.2.物體帶電的三種方式：物體帶電的三種方式：(1)(1)摩擦起電：摩擦起電： 互相摩擦的物體因束縛電子的本領不互相摩擦的物體因束縛電子的本領不同而發(fā)生了同而發(fā)生了電子的轉(zhuǎn)移電子的轉(zhuǎn)移，一些束縛力差的，一些束縛力差的電子往往從電子往往從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，于是原來

5、電中性的物體，于是原來電中性的物體由于得到電子而帶負電，失去電子的物體則帶正電。由于得到電子而帶負電，失去電子的物體則帶正電。如：如：毛皮摩擦橡膠棒，橡膠棒毛皮摩擦橡膠棒，橡膠棒得到電子得到電子從而帶負電，則毛從而帶負電，則毛皮帶皮帶 電；電；絲綢摩擦玻璃棒，玻璃棒絲綢摩擦玻璃棒，玻璃棒失去電子失去電子從而帶正電，則絲從而帶正電，則絲綢帶綢帶 電。電。負正 例例1 1、毛皮與橡膠棒摩擦后，毛皮帶什么電荷，、毛皮與橡膠棒摩擦后，毛皮帶什么電荷，為什么為什么? ? A.A.毛皮帶正電，因為毛皮上的一些電子轉(zhuǎn)移到橡膠毛皮帶正電，因為毛皮上的一些電子轉(zhuǎn)移到橡膠棒上棒上; ;B.B.毛皮帶負電，因為毛皮

6、上的一些負電荷轉(zhuǎn)移到了毛皮帶負電，因為毛皮上的一些負電荷轉(zhuǎn)移到了橡膠棒上橡膠棒上; ;C.C.毛皮帶正電，因為橡膠棒上的一些電子轉(zhuǎn)移到毛毛皮帶正電，因為橡膠棒上的一些電子轉(zhuǎn)移到毛皮上皮上. .D.D.毛皮帶負電，因為橡膠棒上的一些負電荷轉(zhuǎn)移到毛皮帶負電，因為橡膠棒上的一些負電荷轉(zhuǎn)移到了毛皮上了毛皮上; ; 2.2.物體帶電的三種方式物體帶電的三種方式: :(2)(2)感應起電感應起電: : 當一個帶電體靠近導體時，由于電荷當一個帶電體靠近導體時，由于電荷間的相互吸引或排斥，導體中的自由電荷便會趨向或間的相互吸引或排斥，導體中的自由電荷便會趨向或遠離帶電體，使遠離帶電體，使導體靠近帶電體的一端帶

7、異號電荷，導體靠近帶電體的一端帶異號電荷，遠離的一端帶同種電荷遠離的一端帶同種電荷，這種現(xiàn)象叫做，這種現(xiàn)象叫做靜電感應靜電感應。利。利用靜電感應使金屬導體帶電的過程叫做用靜電感應使金屬導體帶電的過程叫做感應起電感應起電。2.2.物體帶電的三種方式物體帶電的三種方式: :(2)(2)感應起電感應起電: :如圖所示：如圖所示：將帶正電荷的球?qū)д姾傻那駽 C移近導體移近導體A A時，時，A A、B B上的金屬箔將上的金屬箔將張開。張開。感應起電有嚴格的操作步驟：感應起電有嚴格的操作步驟：1.1.使帶電體使帶電體C C靠近相互接觸的兩導體靠近相互接觸的兩導體A A、B B；2.2.保持保持C C不

8、動，用絕緣工具分開不動，用絕緣工具分開A A、B B；3.3.移走移走C C，則，則A A帶負電，帶負電，B B帶正電。帶正電。A+B+A+BC2.2.物體帶電的三種方式物體帶電的三種方式: : 思考：若先移開思考：若先移開C C，再分開，再分開A A、B B，那么后來，那么后來A A、B B帶電情況如何？帶電情況如何？A A、B B上感應出的異種電荷會立即中和上感應出的異種電荷會立即中和, ,不會使不會使A A、B B帶電。帶電。規(guī)律規(guī)律: :近端感應異種電荷、遠端感應同種電荷近端感應異種電荷、遠端感應同種電荷( (近異遠同近異遠同) )接觸后接觸后再分開再分開Q21Q21-Q+2Q2.2.

9、物體帶電的三種方式物體帶電的三種方式: :(3)(3)接觸帶電接觸帶電: :一個物體帶電時，電荷之間會相互排斥，如果接觸另一個物體帶電時，電荷之間會相互排斥，如果接觸另一個導體，一個導體，電荷會轉(zhuǎn)移到這個導體上電荷會轉(zhuǎn)移到這個導體上，使這個導體也帶，使這個導體也帶電，這種方式稱為電，這種方式稱為接觸帶電接觸帶電。注意：接觸帶電時，兩個注意：接觸帶電時，兩個完全相同完全相同的導體球的導體球相互接相互接觸后觸后把剩余電荷量平分！把剩余電荷量平分！例例2 2、導體、導體A A帶帶5Q5Q的正電荷，另一完全相同的導體的正電荷，另一完全相同的導體B B帶帶Q Q的負電荷，的負電荷，將兩導體接觸后再分開，

10、則將兩導體接觸后再分開，則B B導體的帶電量為導體的帶電量為( )( )A.-Q B.Q C.2Q D.4QA.-Q B.Q C.2Q D.4QQ3QQQ接觸后接觸后再分開再分開C2.2.物體帶電的三種方式物體帶電的三種方式: :(4)(4)物體帶電的實質(zhì)物體帶電的實質(zhì): : 無論是哪種起電方式無論是哪種起電方式, ,其本質(zhì)都是將其本質(zhì)都是將正、負電荷正、負電荷分開分開, ,使電荷發(fā)生使電荷發(fā)生轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移，并，并不是創(chuàng)造電荷不是創(chuàng)造電荷. .四、四、電荷守恒定律電荷守恒定律 （物理學的基本定律之一物理學的基本定律之一 ） 電荷既不能創(chuàng)造電荷既不能創(chuàng)造, ,也不能消滅也不能消滅, ,它只能從一個物

11、體它只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體, ,或從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分或從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分, ,在轉(zhuǎn)移的過程中，系統(tǒng)的電荷總數(shù)保持不變在轉(zhuǎn)移的過程中，系統(tǒng)的電荷總數(shù)保持不變. . 1.1.電荷量電荷量(Q(Q或或q)q)表示電荷的多少。單位為庫侖表示電荷的多少。單位為庫侖( (庫庫) )，用符號，用符號C C表示。表示。2.2.元電荷元電荷: :(1)(1)電子所帶的電荷是最小電荷量，人們把這個最小電電子所帶的電荷是最小電荷量，人們把這個最小電荷量叫做元電荷，用荷量叫做元電荷，用e e表示，表示，e=1.60 e=1.60 1010-19-19C C，由美國，由美國的

12、密立根通過油滴實驗測得。的密立根通過油滴實驗測得。(2)(2)對元電荷的理解：對元電荷的理解：a.a.電荷量不能連續(xù)變化電荷量不能連續(xù)變化, ,因為最小的電荷量為因為最小的電荷量為e=1.60 e=1.60 1010-19-19C ,C ,所有帶電體的電荷量均為所有帶電體的電荷量均為e e的整數(shù)倍。的整數(shù)倍。b.b.質(zhì)子及電子所帶電荷量的絕對值與元電荷相等，但不能說質(zhì)子及電子所帶電荷量的絕對值與元電荷相等，但不能說它們是元電荷它們是元電荷. .Qn e 問題：問題：同種電荷相互排斥同種電荷相互排斥 異種電荷相互吸引異種電荷相互吸引 既然電荷之間存在相互作用，那么電荷既然電荷之間存在相互作用，那

13、么電荷之間相互作用力的大小決定于那些因素呢？之間相互作用力的大小決定于那些因素呢？五、五、庫倉定律庫倉定律 演示：演示：探究影響電荷間相互作用力的因素探究影響電荷間相互作用力的因素實驗表明實驗表明：電荷之間的作用力電荷之間的作用力（1）隨電荷量的增大而增大）隨電荷量的增大而增大（2）隨距離的增大而減少）隨距離的增大而減少 庫侖定律庫侖定律內(nèi)容： 真空中兩個靜止點電荷之間的真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力，與它們的電荷量的乘積成相互作用力，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，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。作用力的方向在它們的連線上。其中其中

14、K K叫叫靜電力常量靜電力常量：k=9.0k=9.010109 9NNmm2 2/C/C2 2適用范圍：適用范圍：1. 1.真空中真空中； 2.2.點電荷點電荷. .電荷間相互作用力叫做電荷間相互作用力叫做靜電力靜電力或或庫侖力庫侖力.解題解題提醒提醒 三、靜電力與萬有引力的比較、相同點：公式形式相同，應用時都有條件、相同點：公式形式相同，應用時都有條件都是不接觸力，且與距離的二次方成反比都是不接觸力，且與距離的二次方成反比、不同點：萬有引力只是相互吸引，而靜電力可以是、不同點：萬有引力只是相互吸引，而靜電力可以是引力，也可以是斥力引力，也可以是斥力、在求靜電力時，萬有引力可以忽略、在求靜電力

15、時，萬有引力可以忽略兩個帶電小球，質(zhì)量都是，帶電荷量都兩個帶電小球，質(zhì)量都是，帶電荷量都是是，相隔較遠，以至于兩個小球可看，相隔較遠，以至于兩個小球可看作點荷，試求它們之間的靜電力與萬有引力之比？作點荷，試求它們之間的靜電力與萬有引力之比？(5.4105)小小 結結1 1、自然界存在兩者電荷、自然界存在兩者電荷（1 1）正電荷：絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷）正電荷：絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷 （2 2）負電荷：毛皮摩擦過的橡膠棒所帶的電荷）負電荷：毛皮摩擦過的橡膠棒所帶的電荷2 2、使物體帶電的方式帶電方式、使物體帶電的方式帶電方式(1)(1)摩擦起電：摩擦起電： 電子從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個

16、物體電子從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體(2)(2)接觸起電：電荷從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體接觸起電：電荷從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體(3)(3)感應起電：電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分感應起電：電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分 規(guī)律：規(guī)律：近異遠同近異遠同 3 3、電荷守恒定律：電荷既不能創(chuàng)造、電荷守恒定律：電荷既不能創(chuàng)造, ,也不能消滅也不能消滅, ,它只能它只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體, ,或從物體的一部分轉(zhuǎn)移或從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分到另一部分, ,在轉(zhuǎn)移的過程中，系統(tǒng)的電荷總數(shù)保持不在轉(zhuǎn)移的過程中，系統(tǒng)的電荷總數(shù)保持不變變. .4 4、元電荷元電荷e：指電子

17、（或質(zhì)子）的電荷量，稱為元電荷：指電子（或質(zhì)子）的電荷量，稱為元電荷191.60 10eC5 5、庫侖定律、庫侖定律（1 1）內(nèi)容：真空中兩個點電荷之間相互作用的電力）內(nèi)容：真空中兩個點電荷之間相互作用的電力, ,跟它們的電荷量的乘積成正比跟它們的電荷量的乘積成正比, ,跟它們的距離的二次跟它們的距離的二次方成反比方成反比, ,作用力的方向在它們的連線上作用力的方向在它們的連線上. .（2 2）公式：）公式：（3 3）適用條件：）適用條件： 真空真空 點電荷點電荷（4 4）點電荷：是一種理想模型）點電荷：是一種理想模型. .當帶電體的線度比起當帶電體的線度比起相互作用的距離小很多時相互作用的距

18、離小很多時, ,帶電體可視為點電荷帶電體可視為點電荷. .k=9.0k=9.010109 9NNmm2 2/C/C2 2課堂訓練課堂訓練 1 1、關于點電荷的下列說法中正確的是：、關于點電荷的下列說法中正確的是： A . A .真正的點電荷是不存在的真正的點電荷是不存在的 B . B .點電荷是一種理想模型點電荷是一種理想模型 C . C .足夠小的電荷就是點電荷足夠小的電荷就是點電荷 D . D .一個帶電體能否看成點電荷，不是看它的尺一個帶電體能否看成點電荷，不是看它的尺寸大小，而是看它的形狀和大小對所研究的問寸大小，而是看它的形狀和大小對所研究的問題的影響是否可以忽略不計題的影響是否可以

19、忽略不計A B D A B D 課堂訓練課堂訓練2 2、下列說法中正確的是：、下列說法中正確的是：A .A .點電荷就是體積很小的電荷點電荷就是體積很小的電荷B .B .點電荷就是體積和帶電量都很小點電荷就是體積和帶電量都很小 的帶電體的帶電體C .C .根據(jù)根據(jù) 可知，可知， 當當r 0 r 0 時，時，F(xiàn) F D .D .靜電力常量的數(shù)值是由實驗得到的靜電力常量的數(shù)值是由實驗得到的122q qFkr D D 課堂訓練課堂訓練3 3、 三個相同的金屬小球三個相同的金屬小球a a、b b和和c c，原來，原來c c不不帶電，而帶電，而a a和和b b帶等量異種電荷，相隔一定帶等量異種電荷，相隔一定距離放置，距離放置，a a、b b之間的靜電