電荷及其守恆定律
一、 學習目標
1.知道兩種電荷及其相互作用，知道電量的概念。
2.知道摩擦起電和感應起電並不是創造了電荷，而是使物體中的正負電荷分開。
3.知道電荷守恆定律。
4.知道什麼是元電荷。
二、知識點說明
1、電荷守恆定律和元電荷
1.兩種電荷：
(1)正電荷：絲綢摩擦過的玻璃棒帶的電荷；
(2)負電荷：毛皮摩擦過的橡膠棒帶的電荷。
2.電荷間的相互作用：同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。
3.使物體帶電方法：
(1)摩擦起電；(2)接觸帶電；(3)感應起電。
4.摩擦起電：
(1)本質：電荷的轉移；
(2)原因：原子核對核外電子的束縛能力不同。
(3)結果：兩個相互摩擦的物理帶上了等量異種電荷。
5.自由電子：金屬中，最外層電子脫離原子核束縛在金屬中自由活動的電子，失去電子的原子變成為了帶正電的離子。
6.靜電感應：把電荷移近不帶電的異體，可以使導體帶電的現象。
利用靜電感應使物體帶電，叫做感應起電。當乙個帶電體靠近導體時，由於電荷間相互吸引或排斥，導體中的自由電荷便會趨向或遠離帶電體，使導體靠近帶電體的一端帶異號電荷，遠離帶電體的一端帶同號電荷。
7.電荷守恆定律：電荷既不會產生，也不會消滅，它只能從乙個物體轉移到另乙個物體，或者從物體的一部分轉移到另一部分；在轉移過程中，電荷的總量保持不變。
(乙個與外界沒有電荷交換的系統，電荷的代數和保持不變)
8.元電荷：
(1)最小的電荷量，用e表示，，單位：庫侖，簡稱庫，符號用c表示。正電荷的電荷量為正值，負電荷的電荷量為負值。
(2)比荷：電子的電荷量e與電子的質量之比，。
注意：所有帶電體的電荷量或者等於e，或者等於e的整數倍。就是說，電荷量是不能連續變化的物理量。
9.驗電器：
(1)作用：檢驗物體是否帶電。
(2)原理：同種電荷相互排斥。
三、典型例題
例1關於摩擦起電和感應起電的實質，下列說法正確的是：（ ）
a.摩擦起電現象說明了機械能可以轉化為電能，也說明通過做功可以創造電荷
b.摩擦起電說明電荷可以從乙個物體轉移到另乙個物體
c.感應起電說明電荷可以從物體的乙個部分轉移到物體另乙個部分
d.感應起電說明電荷從帶電的物體轉移到原來不帶電的物體上去了
解析:摩擦起電的實質是：當兩個物體相互摩擦時，一些束縛得不緊的電子往往從乙個物體轉移到另乙個物體，於是原來電中性的物體由於得到電子而帶上負電，失去電子的物體帶上正電。
即電荷在物體之間轉移。
感應起電的實質是：當乙個帶電體靠近導體時，由於電荷之間的相互吸引或排斥，導致導體中的自由電荷趨向或遠離帶電體，使導體上靠近帶電體的一端帶異種電荷，遠離的一端帶同種電荷。即電荷在物體的不同部分之間轉移。
由電荷守恆定律可知：電荷不可能被創造。
答案:bc
例2絕緣細線上端固定，下端懸掛乙個輕質小球a，a的表面鍍有鋁膜，在a的附近，有乙個絕緣金屬球b，開始a、b都不帶電，如圖所示，現在使a帶電，則：（ ）
之間不發生相互作用
將吸引a，吸住後不放
立即把a排斥開
先吸引a，接觸後又把a排斥開
解析：當a帶上電荷後，由於帶電體要吸引輕小物體，故a將吸引b。這種吸引是相互的，故可以觀察到a被b吸引過來。
當它們相互接觸後，電荷從a轉移到b，它們就帶上了同種電荷，根據電荷間相互作用的規律，它們又將互相排斥。
答案：d
例3如圖所示，將帶電棒移近兩個不帶電的導體球，
兩個導體球開始時互相接觸且對地絕緣，下述幾種方法中能使兩球
都帶電的是
a．先把兩球分開，再移走棒
b．先移走棒，再把兩球分開
c．先將棒接觸一下其中的乙個球，再把兩球分開
d．棒的帶電荷量不變，兩導體球不能帶電
解析：帶電棒移近導體球但不與導體球接觸，從而使導體球上的電荷重新分布，甲球左側感應出正電荷，乙球右側感應出負電荷，此時分開甲、乙球，則甲、乙球上分別帶上等量的異種電荷，故a正確；如果先移走帶電棒，則甲、乙兩球上的電荷又恢復原狀，則兩球分開後不顯電性，故b錯；如果先將棒接觸一下其中的一球，則甲、乙兩球會同時帶上和棒同性的電荷，故c正確．可以採用感應起電的方法使兩導體球帶電，而使棒的帶電荷量保持不變，故d錯誤。
答案：ac
庫侖定理
一、學習目標
1．掌握庫侖定律，要求知道點電荷的概念，理解庫侖定律的含義及其公式表達，知道靜電力常量．
2．會用庫侖定律的公式進行有關的計算。
3．知道庫侖扭秤的實驗原理
二、知識點說明
1.內容：真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用，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。
2.靜電力(庫侖力)：靜止點電荷之間的相互作用力。
3.點電荷：帶電體間的距離比它們自身的大小大得多，以至帶電體的形狀大小以及電荷分布狀況可以忽略，這樣的帶電體就叫做點電荷，它是一種理想模型。
4.計算公式：。k是比例係數，叫靜電力常量，r是電荷間的距離。
單位:q的單位是庫侖(c)，力的單位是牛頓(n)，距離單位是公尺(m)，。微觀粒子間的萬有引力遠小於庫侖力，萬有引力可以忽略不計。
5.方向：點電荷之間的庫侖力方向在兩者連線上。
三、典型例題
例1：如圖所示，三個完全相同的金屬小球a、b、c位於等邊三角形的三個頂點上．a和c帶正電，b帶負電，a所帶電荷量的大小比b的小．已知c受到a和b的靜電力的合力可用圖中四條有向線段中的一條來表示，它應是( )
a．f1b．f2
c．f3d．f4
解析：選b.據「同電相斥、異電相引」規律，確定電荷c受到a和b的庫侖力方向，考慮a的帶電荷量小於b的帶電荷量，因此fb大於fa，fb與fa的合力只能為f2，故選項b正確。
答案：b
例2：如圖所示，兩個質量均為 m 的完全相同的金屬球殼 a和b，其殼層的厚度和質量分布均勻，將它們固定於絕緣支座上，兩球心間的距離 l 為球半徑的3倍．若使它們帶上等量異種電荷，使其電荷量的絕對值均為q，那麼關於a、b兩球之間的萬有引力f引和庫侖力f庫的表示式正確的是( )
a．f引＝，f庫＝
b．f引≠，f庫≠
c．f引≠，f庫＝
d．f引＝，f庫≠
解析：由於a、b 兩球所帶異種電荷相互吸引，使它們各自的電荷分布不均勻，即相互靠近的一側電荷分布較密集，又l＝3r，不滿足lr的要求，故不能將帶電球殼看成點電荷，所以不能應用庫侖定律，故f庫≠.雖然不滿足lr，但由於其殼層的厚度和質量分布均勻，兩球殼可看成質量集中於球心的質點，可以應用萬有引力定律，故f引＝。
答案：d
3.質量均為m的三個帶電小球a、b、c放置在光滑絕緣的水平面上，相鄰球間的距離均為l，a球帶電量＝＋10q；b球帶電量＝＋q。若在c球上加乙個水平向右的恒力f，如圖7所示，要使三球能始終保持l的間距向右運動，問外力f為多大？
c球帶電性質是什麼？
解析：由於a、b兩球都帶正電，它們互相排斥，c球必須對a、b都吸引，才能保證系統向右加速運動，故c球帶負電荷。
以三球為整體，設系統加速度為a，則f＝3ma①
隔離a、b，由牛頓第二定律可知：
對a：－＝ma②
對b：＋＝ma③
聯立①、②、③得f＝。
答案： 負電荷
電場強度
一、學習目標
1．知道電荷間的相互作用是通過電場發生的，知道電場是客觀存在的一種特殊物質形態。
2．理解電場強度的概念及其定義式，會根據電場強度的定義式進行有關的計算，知道電場強度是向量，知道電場強度的方向是怎樣規定的。
3．能根據庫侖定律和電場強度的定義式推導點電荷場強的計算式，並能用此公式進行有關的計算。
4．知道電場的疊加原理，並應用這個原理進行簡單的計算。
二、知識點說明
1.電場：
(1)電場：電荷及變化磁場周圍空間裡存在的一種特殊物質；電荷間通過電場相互作用。
(2)電磁場：有內在聯絡、相互依存的電場和磁場的統一體的總稱。
(3)靜電場：靜止電荷產生的磁場。
2.電場強度：
(1)試探電荷(檢驗電荷)：
1內容：用來檢驗電場是否存在及其強弱分布情況的帶點小球；
2條件：a電荷量和尺寸必須充分小；b對金屬球上的電荷分布不產生明顯影響。
(2)場源電荷(源電荷)：激發電場的帶電小球所帶的電荷。
(3)定義：放入電場中某點的電荷所受靜電力f跟它的電荷量比值，叫做該點的電場強度。
(4)物理意義：
1描述電場強弱的物理量；
2描述電場的力的性質的物理量。
3電場強度的大小取決與電場本身，或者說取決於激發電場的電荷，與電場中的受力電荷無關。
(5)定義式：。(f為電場對試探電荷的作用力，q為放入電場中某點的檢驗電荷(試探電荷)的電荷量)
(6)單位：牛(頓)每庫(侖)，符號為；或者伏(特)每公尺，符號為；1=。
(7)方向：電場強度是向量；規定為放在該點的正電荷受到的靜電力方向；與正電荷受力方向相同，與負電荷受力方向相反。
(8)適用條件：適用於一切電場。
3.點電荷的電場以及電場強度的疊加。
(1)點電荷的電場：
1電場強度：。(只適用於點電荷；e是電場強度，k是靜電力常量，q是點電荷的電量，r是源電荷與試探電荷的距離)
2方向：如果以q為中心作一球面，q為正電荷，e方向沿半徑向外；q為負電荷，e方向沿半徑向外。
(2)電場強度的疊加：電場中某點的電場強度為各個點電荷單獨在該點產生的電場強度的向量和。
4.電場力：。
5.電場線：在電場中畫出一系列從正電荷或無窮遠處出發到負電荷或無窮遠處終止的曲線，曲線上每一點的切線方向都跟該點的場強方向一致，此曲線叫電場線。
電場線的特點：
(1)電場線是起源於正電荷或無窮遠處，終止於負電荷或無窮遠處的有源線。
(2)電場線不閉合、不相交、不間斷的曲線。
(3)電場線的疏密反映電場的強弱，電場線密的地方場強大，電場線稀的地方場強小。
(4)電場線不表示電荷在電場中的運動軌跡，也不是客觀存在的曲線，而是人們為了形象直觀的描述電場而假想的曲線。
常見電場的電場線
6.勻強電場：
(1)定義：如果電場中各點電場強度的大小相等、方向相同，這個電場就叫做勻強電場。
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