11_電荷_庫(kù)侖定律

1、新課標(biāo)高中物理選修11第一章第一章 電場(chǎng)電場(chǎng) 電流電流富蘭克林（富蘭克林（1706170617901790）美國(guó)科學(xué)家、發(fā)明家、政治美國(guó)科學(xué)家、發(fā)明家、政治家，美利堅(jiān)合眾國(guó)的創(chuàng)始人家，美利堅(jiān)合眾國(guó)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(fēng)箏就進(jìn)入帶雷的云區(qū)借助一只普通的風(fēng)箏就進(jìn)入帶雷的云區(qū)在風(fēng)箏的上端固定了一根尖頭的金屬在風(fēng)箏的上端固定了一根尖頭的金屬絲，在風(fēng)箏的末端綁上一把金屬鑰匙絲，在風(fēng)箏的末端綁上一把金屬鑰匙電閃雷鳴時(shí)，風(fēng)箏線尾端的麻繩纖維電閃雷鳴時(shí)，風(fēng)箏線尾端的麻繩纖維相互排斥地聳立起來(lái)相互排斥地聳立起來(lái)伸手摸向鑰匙，結(jié)果受到了強(qiáng)烈的電震。伸手摸向鑰匙，結(jié)果受到了強(qiáng)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(shí)驗(yàn)的意義富蘭克林實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，證明了天電還用引下的電做了實(shí)驗(yàn)，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(shí)知識(shí) 措施措施 “你們知道嗎，男孩遭雷擊概率超過(guò)女孩。你們知道嗎，男孩遭雷擊概率超過(guò)女孩?！?人體都有靜電場(chǎng)，靜電場(chǎng)所產(chǎn)生的電壓越高，人體都有靜電場(chǎng)，靜電場(chǎng)所產(chǎn)生的電壓越高，越容易遭到雷擊，男孩和女孩生理結(jié)構(gòu)存在不同，導(dǎo)越容易遭到雷擊，男孩和女孩生理結(jié)構(gòu)存在不同，導(dǎo)致其靜電壓存在一定差異，一般來(lái)說(shuō)男孩

3、靜電壓致其靜電壓存在一定差異，一般來(lái)說(shuō)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(guò)女孩。，因此男孩遭雷擊概率超過(guò)女孩。問(wèn)題問(wèn)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(shí)質(zhì)是什么？如何使物體帶電？起電的實(shí)質(zhì)是什么？4 4、檢驗(yàn)物體是否帶電的裝置、檢驗(yàn)物體是否帶電的裝置二、電荷二、電荷1、概念：、概念：經(jīng)過(guò)摩擦的物體，能夠吸引輕小物體

4、，我經(jīng)過(guò)摩擦的物體，能夠吸引輕小物體，我 們就說(shuō)這些摩擦過(guò)的物體帶了電。們就說(shuō)這些摩擦過(guò)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(lǐng)不互相摩擦的物體因束縛電子的本領(lǐng)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(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，于是原來(lái)

5、電中性的物體，于是原來(lái)電中性的物體由于得到電子而帶負(fù)電，失去電子的物體則帶正電。由于得到電子而帶負(fù)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(fù)電，則毛從而帶負(fù)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(fù)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?yàn)槊ど系囊恍╇娮愚D(zhuǎn)移到橡膠毛皮帶正電，因?yàn)槊ど系囊恍╇娮愚D(zhuǎn)移到橡膠棒上棒上; ;B.B.毛皮帶負(fù)電，因?yàn)槊?/p>

6、上的一些負(fù)電荷轉(zhuǎn)移到了毛皮帶負(fù)電，因?yàn)槊ど系囊恍┴?fù)電荷轉(zhuǎn)移到了橡膠棒上橡膠棒上; ;C.C.毛皮帶正電，因?yàn)橄鹉z棒上的一些電子轉(zhuǎn)移到毛毛皮帶正電，因?yàn)橄鹉z棒上的一些電子轉(zhuǎn)移到毛皮上皮上. .D.D.毛皮帶負(fù)電，因?yàn)橄鹉z棒上的一些負(fù)電荷轉(zhuǎn)移到毛皮帶負(fù)電，因?yàn)橄鹉z棒上的一些負(fù)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(yīng)起電感應(yīng)起電: : 當(dāng)一個(gè)帶電體靠近導(dǎo)體時(shí)，由于電荷當(dāng)一個(gè)帶電體靠近導(dǎo)體時(shí)，由于電荷間的相互吸引或排斥，導(dǎo)體中的自由電荷便會(huì)趨向或間的相互吸引或排斥，導(dǎo)體中的自由電荷便會(huì)趨向或遠(yuǎn)離帶電體，使遠(yuǎn)離帶電體，使導(dǎo)體靠近帶電體的一端帶

7、異號(hào)電荷，導(dǎo)體靠近帶電體的一端帶異號(hào)電荷，遠(yuǎn)離的一端帶同種電荷遠(yuǎn)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(yīng)靜電感應(yīng)。利。利用靜電感應(yīng)使金屬導(dǎo)體帶電的過(guò)程叫做用靜電感應(yīng)使金屬導(dǎo)體帶電的過(guò)程叫做感應(yīng)起電感應(yīng)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(yīng)起電感應(yīng)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(dǎo)體移近導(dǎo)體A A時(shí)，時(shí)，A A、B B上的金屬箔將上的金屬箔將張開(kāi)。張開(kāi)。感應(yīng)起電有嚴(yán)格的操作步驟：感應(yīng)起電有嚴(yán)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(dǎo)體靠近相互接觸的兩導(dǎo)體A A、B B；2.2.保持保持C C不

8、動(dòng)，用絕緣工具分開(kāi)不動(dòng)，用絕緣工具分開(kāi)A A、B B；3.3.移走移走C C，則，則A A帶負(fù)電，帶負(fù)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(kāi)思考：若先移開(kāi)C C，再分開(kāi)，再分開(kāi)A A、B B，那么后來(lái)，那么后來(lái)A A、B B帶電情況如何？帶電情況如何？A A、B B上感應(yīng)出的異種電荷會(huì)立即中和上感應(yīng)出的異種電荷會(huì)立即中和, ,不會(huì)使不會(huì)使A A、B B帶電。帶電。規(guī)律規(guī)律: :近端感應(yīng)異種電荷、遠(yuǎn)端感應(yīng)同種電荷近端感應(yīng)異種電荷、遠(yuǎn)端感應(yīng)同種電荷( (近異遠(yuǎn)同近異遠(yuǎn)同) )接觸后接觸后再分開(kāi)再分開(kāi)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(gè)物體帶電時(shí)，電荷之間會(huì)相互排斥，如果接觸另一個(gè)物體帶電時(shí)，電荷之間會(huì)相互排斥，如果接觸另一個(gè)導(dǎo)體，一個(gè)導(dǎo)體，電荷會(huì)轉(zhuǎn)移到這個(gè)導(dǎo)體上電荷會(huì)轉(zhuǎn)移到這個(gè)導(dǎo)體上，使這個(gè)導(dǎo)體也帶，使這個(gè)導(dǎo)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(shí)，兩個(gè)注意：接觸帶電時(shí)，兩個(gè)完全相同完全相同的導(dǎo)體球的導(dǎo)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(dǎo)體、導(dǎo)體A A帶帶5Q5Q的正電荷，另一完全相同的導(dǎo)體的正電荷，另一完全相同的導(dǎo)體B B帶帶Q Q的負(fù)電荷，的負(fù)電荷，將兩導(dǎo)體接觸后再分開(kāi)，

10、則將兩導(dǎo)體接觸后再分開(kāi)，則B B導(dǎo)體的帶電量為導(dǎo)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(kāi)再分開(kāi)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(shí)質(zhì)物體帶電的實(shí)質(zhì): : 無(wú)論是哪種起電方式無(wú)論是哪種起電方式, ,其本質(zhì)都是將其本質(zhì)都是將正、負(fù)電荷正、負(fù)電荷分開(kāi)分開(kāi), ,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(xué)的基本定律之一物理學(xué)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(gè)物

11、體它只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)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(guò)程中，系統(tǒng)的電荷總數(shù)保持不變?cè)谵D(zhuǎn)移的過(guò)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(kù)侖表示電荷的多少。單位為庫(kù)侖( (庫(kù)庫(kù)) )，用符號(hào)，用符號(hào)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(gè)最小電電子所帶的電荷是最小電荷量，人們把這個(gè)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(guó)，由美國(guó)的

12、密立根通過(guò)油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)得。的密立根通過(guò)油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)得。(2)(2)對(duì)元電荷的理解：對(duì)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?yàn)樽钚〉碾姾闪繛橐驗(yàn)樽钚〉碾姾闪繛閑=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(duì)值與元電荷相等，但不能說(shuō)質(zhì)子及電子所帶電荷量的絕對(duì)值與元電荷相等，但不能說(shuō)它們是元電荷它們是元電荷. .Qn e 問(wèn)題：?jiǎn)栴}：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(kù)倉(cāng)定律庫(kù)倉(cāng)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(shí)驗(yàn)表明實(shí)驗(yàn)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(kù)侖定律庫(kù)侖定律內(nèi)容： 真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的真空中兩個(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(diǎn)電荷點(diǎn)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(kù)侖力庫(kù)侖力.解題解題提醒提醒 三、靜電力與萬(wàn)有引力的比較、相同點(diǎn)：公式形式相同，應(yīng)用時(shí)都有條件、相同點(diǎn)：公式形式相同，應(yīng)用時(shí)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(diǎn)：萬(wàn)有引力只是相互吸引，而靜電力可以是、不同點(diǎn)：萬(wàn)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(shí)，萬(wàn)有引力可以忽略、在求靜電力

15、時(shí)，萬(wàn)有引力可以忽略兩個(gè)帶電小球，質(zhì)量都是，帶電荷量都兩個(gè)帶電小球，質(zhì)量都是，帶電荷量都是是，相隔較遠(yuǎn)，以至于兩個(gè)小球可看，相隔較遠(yuǎn)，以至于兩個(gè)小球可看作點(diǎn)荷，試求它們之間的靜電力與萬(wàn)有引力之比？作點(diǎn)荷，試求它們之間的靜電力與萬(wàn)有引力之比？(5.4105)小小 結(jié)結(jié)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(guò)的玻璃棒所帶的電荷）正電荷：絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒所帶的電荷 （2 2）負(fù)電荷：毛皮摩擦過(guò)的橡膠棒所帶的電荷）負(fù)電荷：毛皮摩擦過(guò)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(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)

16、物體電子從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體(2)(2)接觸起電：電荷從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體接觸起電：電荷從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體(3)(3)感應(yīng)起電：電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分感應(yīng)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(yuǎn)同近異遠(yuǎn)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(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)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(guò)程中，系統(tǒng)的電荷總數(shù)保持不在轉(zhuǎn)移的過(guò)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(kù)侖定律、庫(kù)侖定律（1 1）內(nèi)容：真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷之間相互作用的電力）內(nèi)容：真空中兩個(gè)點(diǎn)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(diǎn)電荷點(diǎn)電荷（4 4）點(diǎn)電荷：是一種理想模型）點(diǎn)電荷：是一種理想模型. .當(dāng)帶電體的線度比起當(dāng)帶電體的線度比起相互作用的距離小很多時(shí)相互作用的距

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

19、忽略不計(jì)A B D A B D 課堂訓(xùn)練課堂訓(xùn)練2 2、下列說(shuō)法中正確的是：、下列說(shuō)法中正確的是：A .A .點(diǎn)電荷就是體積很小的電荷點(diǎn)電荷就是體積很小的電荷B .B .點(diǎn)電荷就是體積和帶電量都很小點(diǎn)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(dāng)當(dāng)r 0 r 0 時(shí)，時(shí)，F(xiàn) F D .D .靜電力常量的數(shù)值是由實(shí)驗(yàn)得到的靜電力常量的數(shù)值是由實(shí)驗(yàn)得到的122q qFkr D D 課堂訓(xùn)練課堂訓(xùn)練3 3、 三個(gè)相同的金屬小球三個(gè)相同的金屬小球a a、b b和和c c，原來(lái)，原來(lái)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