物理选修3-1 静电场 恒定电流 磁场

第一章 第1节 电荷及其守恒定律

一、起电方法的实验探究

1.物体有了吸引轻小物体的性质，就说物体带了电或有了电荷。 2．两种电荷

自然界中的电荷有2种，即正电荷和负电荷．如：丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷是正电荷；用干燥的毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷是负电荷．同种电荷相斥，异种电荷相吸．（相互吸引的一定是带异种电荷的物体吗？）不一定，除了带异种电荷的物体相互吸引之外，带电体有吸引轻小物体的性质，这里的“轻小物体”可能不带电． 3．起电的方法

使物体起电的方法有三种：摩擦起电、接触起电、感应起电

1摩擦起电：两种不同的物体原子核束缚电子的能力并不相同．两种物体相互摩擦 ○

时，束缚电子能力强的物体就会得到电子而带负电，束缚电子能力弱的物体会失去电子而带正电．（正负电荷的分开与转移）

2接触起电：带电物体由于缺少(或多余)电子，当带电体与不带电的物体接触时，○

就会使不带电的物体上失去电子(或得到电子)，从而使不带电的物体由于缺少(或多余)电子而带正电(负电)．（电荷从物体的一部分转移到另一部分）

3感应起电：当带电体靠近导体时，导体内的自由电子会向靠近或远离带电体的方○向移动．（电荷从一个物体转移到另一个物体）

三种起电的方式不同，但实质都是发生电子的转移，使多余电子的物体(部分)带负电，使缺少电子的物体(部分)带正电．在电子转移的过程中，电荷的总量保持不变． 二、电荷守恒定律

1、电荷量：电荷的多少。在国际单位制中，它的单位是库仑，符号是C.

2、元电荷：最小的电荷量。用e表示，即电子和质子所带电荷的绝对值1.6×10－19C，所有带电体的电荷量等于e或e的整数倍。（元电荷就是带电荷量足够小的带电体吗？提示：不是，元电荷是一个抽象的概念，不是指的某一个带电体，它是指电荷的电荷量．另外任何带电体所带电荷量是1.6×10－19C的整数倍．） 3、比荷：粒子的电荷量与粒子质量的比值。 4、电荷守恒定律

表述1：电荷守恒定律：电荷既不能凭空产生，也不能凭空消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分,在转移的过程中，电荷的总量保持不变。

表述2：在一个与外界没有电荷交换的系统内，正、负电荷的代数和保持不变。

例1：有两个完全相同的带电绝缘金属小球A、B，分别带电荷量为QA＝6.4×10－9 C，QB＝－3.2×10－9 C，让两个绝缘小球接触，在接触过程中，电子如何转移并转移了多少？

【思路点拨】 当两个完全相同的金属球接触后，根据对称性，两个球一定带等量的电荷量．若两个球原先带同种电荷，电荷量相加后均分；若两个球原先带异种电荷，则电荷先中和再均分．

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第一章 第2节 库仑定律

一、电荷间的相互作用

1、点电荷：当电荷本身的大小比起它到其他带电体的距离小得多，这样可以忽略电荷在带电体上的具体分布情况，把它抽象成一个几何点。这样的带电体就叫做点电荷。点电荷是一种理想化的物理模型。VS质点 2、带电体看做点电荷的条件：

①两带电体间的距离远大于它们大小； ②两个电荷均匀分布的绝缘小球。 3、影响电荷间相互作用的因素：

①距离 ②电量 ③带电体的形状和大小

二、库仑定律：在真空中两个静止点电荷间的作用力跟它们的电荷的乘积成正比，跟它

们距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上。

Q Q F?k （静电力常量——k=9.0×10N·m/C）

r9

2

2

注意1.定律成立条件：真空、点电荷

2.静电力常量——k=9.0×109N·m2/C2（库仑扭秤） 3.计算库仑力时，电荷只代入绝对值

4.方向在它们的连线上，同种电荷相斥，异种电荷相吸 5.两个电荷间的库仑力是一对相互作用力

6.独立作用原理：两个电荷之间的作用力，不因第三个点电荷的存在而改变,

2

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因此两个或两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力，等于各点电荷单独对这个点电荷作用的矢量和。

例题2：两个带电量分别为+3Q和-Q的点电荷分别固定在相距为2L的A、B两点，现在AB连线的中点O放一个带电量为+q的点电荷。求q所受的库仑力。

例题3：（09年江苏物理）两个分别带有电荷量?Q和+3Q的相同金属小球（均可视为

点电荷），固定在相距为r的两处，它们间库仑力的大小为F。两小球相互接触后将其固定

r，则两球间库仑力的大小为 2134F B．F C．F D．12F A．1243距离变为

解析：本题考查库仑定律及带电题电量的转移问题。接触前两个点电荷之间的库仑力大小为F?kQ?3Q，两个相同的金属球各自带电，接触后再分开，其所带电量先中和后均2rQ?Q1，库仑力为F??k，所以2(r2)2分，所以两球分开后各自带点为+Q，距离又变为原来的

两球间库仑力的大小为4F3，C项正确。如两球原来带正电，则接触各自带电均为+2Q。

三、自由点电荷共线平衡问题 ．．

共线平衡的三个自由电荷，电性是“两侧同，中间异”，电量是“夹小”—指中间电荷电量最小，“靠小”—指中间电荷靠近电量较小的电荷。

例题4：已知真空中的两个自由点电荷A和B, QA?9Q,QB??Q, A B 4相距L如图1所示。若在直线AB上放一自由电荷C,让A、B、C 都处于平衡状态，则对C的放置位置、电性、电量有什么要求？

图1

解析：此问题属于力学的平衡问题，每个点电荷都处于另外两个点电荷的电场中， 都符合F合＝0。找出点电荷A、B的合场强为零的点放C，根据题 中A、B的电性可知E合＝0的点必定在A、B外侧，再根据E?Kq，

r2L X A B C 图2

结合A、B的电量得出E合＝0的点必定在B的外侧靠近电量较小的B。

设C的带电量QC,距B的距离为X，如图2所示

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