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1、第九章 电场,第1课时 库仑定律 电场强度 电场线,1元电荷：科学发现最小的电荷量就是 所带的电荷量质子、正电子电 荷量与它相同，用e表示，e ，所有带电体的电荷量都是元 电荷的 2电荷守恒定律 (1)内容：电荷既不能创造，也不能消失，它只能从一个物体 到另一物 体或从物体的这一部分 到另一部分，系统的电荷总量 ,1.601019C,整数倍,转移,转移,不变,电子,(2)物体带电的实质： (3)物体带电的方式有： 、 、 (4)当完全相同的带电金属球相接触时电荷的分配规律：同种电荷总量 ，异种电荷先 后 ,得失电子,摩擦起电,感应起电,接触带电,平均分配,中和,平分,1电荷量的实质：物体得到或
2、失去电子便带上了电荷，得到电子带负电，失 去电子带正电讨论物体带何种电荷，是指净电荷是正是负，也就是说物 体具有的总电荷是哪种电荷多于哪种，净电荷的多少叫做电荷量 2点电荷是无大小、无形状且有电荷量的一个理想化模型在实际问题中， 只有当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至于带电体的形状和 大小对相互作用的影响可以忽略不计时，带电体才可以视为点电荷,3一个带电体能否被视为点电荷完全取决于自身的几何形状大小与带电体之 间的距离的比较，与带电体的大小无关即带电体很小，不一定可视为点 电荷；带电体很大，也不一定不能视为点电荷 4元电荷：电荷量e1.601019 C称为元电荷所有带电体的电荷量都等
3、 于电荷量e或等于电荷量e的整数倍即在物体带电现象中元电荷是最小电 荷量,1M和N是两个不带电的物体，它们互相摩擦后M带正电1.61010 C，下列 判断正确的有() A在摩擦前M和N的内部没有任何电荷 B摩擦的过程中电子从M转移到N CN在摩擦后一定带负电1.61010 C DM在摩擦过程中失去1.61010个电子,解析：M和N都不带电，是指这两个物体都呈电中性，没有“净电荷”(没有中和完的电荷)，也就是没有得失电子但内部仍有相等数量的正电荷(质子数)和负电荷(电子数)，所以选项A错误M和N摩擦后M带正电荷，说明M失去电子，电子从M转移到N，选项B正确根据电荷守恒定律，M和N这个与外界没有电
4、荷交换的系统原来电荷的代数和为0，摩擦后电荷量仍应为0，选项C正确电子带电荷量为1.61019 C，摩擦后M带正电荷1.61010 C，由于M带电荷量应是电子电荷量的整数倍所以M失去109个电子，选项D错误 答案：BC,1点电荷 当带电体间的距离比它们自身的大小大的多以至于带电体的 、 及 对它们之间相互作用力的影响可以忽略不计时，这样的带电体， 就可以看作带电的点，叫做点电荷类似于力学中的 也是一种理想 化的模型,形状,大小,电荷分布,质点,2库仑定律 (1)内容：在 中两个点电荷的相互作用力跟它们的 成正 比，跟它们间的 成反比作用力的方向在 上 (2)表达式：Fk ，式中k ，叫 (3)
5、适用条件： 中的点电荷,电荷量的乘积,距离的平方,它们的连线,9.0109Nm2/C2,静电力常量,真空,真空,对库仑力和库仑定律的理解？ 1库仑力的正负不表示力的大小，而表示库仑力的性质当两带电体所带电 荷同号时，F0，库仑力为斥力；当两带电体所带电荷异号时，F0， 库仑力为引力因此，用库仑定律进行计算时，不必将符号代入，只需判 断力的性质即可 2两个带电体之间的库仑力是一对作用力和反作用力库仑定律的公式 F= k 只适用于真空中的点电荷(在空气中近似成立). r0时，不能认为力F无穷大，因为此时公式已不再成立,2如图911所示，两个完全相同的绝缘金属壳a、b的半径为R，质量为m，两球心之间
6、的距离为l3R.若使它们带上等量的异种电荷，电荷量为q，那么两球之间的万有引力F引，库仑力F库分别为(),图911,解析：万有引力定律适用于两个可看成质点的物体，而均匀的球体可将其质量集中在球心考虑；库仑定律适用于点电荷，两球壳带等量异种电荷，但由于电荷间的相互作用力使其电荷集中在两球壳的内侧，它们之间距离小于l，故此时的库仑力大于电荷集中在球心时的库仑力 答案：D,1电场：电荷周围存在的一种物质，电场对放入其中的电荷有 静 止电荷产生的电场称为 2电场强度 (1)定义：放入电场中某点的电荷受的电场力F与它的 的比值 (2)公式：E .,力的作用,静电场,电荷量q,根据表达式E ，能说场强E与
7、q成反比，与F成正比吗？为什么？ 提示：不能因电场的场强大小决定于电场本身，而与检验电荷的受力和所带电 荷量无关EF/q为场强的定义式，非决定式 (3)单位： 或 . (4)矢量性：规定 在电场中某点所受电场力的方向为该点电场强度的方向 3点电荷场强的计算式 (1)设在场源点电荷Q形成的电场中，有一点P与Q相距r，则P点的场强E . (2)适用条件：真空中的 形成的电场,N/C,V/m,正电荷,点电荷,思考：,1电场强度有哪些性质？ (1)矢量性：电场强度E是表示电场力的性质的一个物理量规定正电荷受力 方向为该点场强的方向 (2)唯一性：电场中某一点的电场强度E是唯一的，它的大小和方向与放入该
8、 点的电荷q无关，它决定于形成电场的电荷(场源电荷)及空间位置 (3)叠加性：如果有几个静止电荷在空间同时产生电场，那么空间某点的场 强是各场源电荷单独存在时在该点所产生的场强的矢量和,2场强三个表达式的比较,3下列关于电场强度的两个表达式E 和Ek 的叙述，正确的是() AE 是电场强度的定义式，F是放入电场中的电荷所受的力，q是 产生电场的电荷的电荷量 BE 是电场强度的定义式，F是放入电场中的电荷所受的力，q是放 入电场中电荷的电荷量，它适用于任何电场,CEk 是真空中点电荷场强的计算式，Q是产生电场的电荷的电荷量， 它不适用于匀强电场 D从点电荷场强计算式分析库仑定律的表达式Fk ，式
9、中是点电荷q2产 生的电场在点电荷q1处的场强大小，而是点电荷q1产生的电场在点电荷q2 处的场强大小,解析：E 是场强的定义式，由其物理意义可判定选项A错误，选项B正确 Ek 只适用于真空中点电荷的电场，不适用于其他电场，选项C正确 点电荷场强计算式Ek 是通过库仑定律Fk 和场强定义式E 推导出来的，且库仑力是电荷间通过场相互作用的，所以选项D正确 答案：BCD,1电场线及特点,有方向的曲线,切线方向,描述电场,正电荷,无限远处,负电荷,负电荷,相交,越密,匀强电场,2.几种典型电场的电场线(如图912所示) 图912,等量同种和异种点电荷的电场 两点电荷连线的中垂线上的电场分布及特点的比
10、较,4(2009上海，3)两带电量分别为q和q的点电荷放在x轴上，相距为L，能正确反映两电荷连线上场强大小E与x关系的是图(),解析：根据两等量异种点电荷周围的电场线可直观地看出，连线的中点场强最小，但不为零，关于中点对称的两点场强大小相等，方向相同，所以两点电荷的连线上的场强先减小后增大，A正确 答案：A,【例1】 (2009浙江，16)如图913所示，在光滑绝缘水平面上放置3个电荷量均为q(q0)的相同小球，小球之间用劲度系数均为k0的轻质弹簧绝缘连接当3个小球处在静止状态时，每根弹簧长度为l.已知静电力常量为k，若不考虑弹簧的静电感应，则每根弹簧的原长为(),图913,解析：对最右边的小
11、球受力分析可知，小球受到另外两个带电小球对它向右的库仑力，大小分别为F1 和F2 ，由力的平衡可知弹簧弹力的大小FF1F2 ；故弹簧的伸长量为l ，所以选C. 答案：C,分析带电体力学问题的方法与纯力学问题的分析方法一样，学会把电学问题力学化分析方法是： 1确定研究对象如果有几个物体相互作用时，要依据题意，适当选取 “整体法”或“隔离法”，一般是先整体后隔离 2对研究对象进行受力分析 3列平衡方程(F合0或Fx0，Fy0),11(2009合肥模拟)在光滑绝缘的水平地面上放置四个相同的金属小球，小球A、B、C位于等边三角形的三个顶点上，小球D位于三角形的中心，如 图914所示现让小球A、B、C带
12、等量的正电荷Q，让小球D带负电荷q，使四个小球均处于静止状态，则Q与q的比值为() A. B. C3 D.,图914,解析：由库仑定律和力的平衡知识可得： ，解得： ，故D正确 答案：D,【例2】 (2009海南单科，10)如图915，两等量异号的点电荷相距为2a.M与两点电荷共线，N位于两点电荷连线的中垂线上，两点电荷连线中点到M和N的距离都为L，且La.略去(a/L)n(n2)项的贡献，则两点电荷的合电场在M和N点的强度(),图915,A大小之比为2，方向相反 B大小之比为1，方向相反 C大小均与a成正比，方向相反 D大小均与L的平方成反比，方向相互垂直,解析：两电荷在M点的合电场为 ，由
13、于La，所以EM ，所以EMa，方向水平向右，两电荷在N点的合电场为 ，由于La，所以EN ，所以ENa，方向水平向左，且EM2EN，故选项A、C正确，B、D错误 答案：AC,电场的叠加要根据电荷的正、负，先判断场强的方向，然后利用矢量合成法则，结合对称性分析叠加结果,21AB和CD为圆上两条相互垂直的直径，圆心为O.将电荷量分别为q和q的两点电荷放在圆周上，其位置关于AB对称且距离等于圆的半径，如图916所示要使圆心处的电场强度为零，可在圆周上再放一个适当的点电荷Q，则该点电荷Q(),图916,A应放在A点，Q2q B应放在B点，Q2q C应放在C点，Qq D应放在D点，Qq 解析：由平行四
14、边形定则得出q和q在O点产生的合场强水平向右，大小等于其中一个点电荷在O点产生的场强的大小要使圆心处的电场强度为零，则应在C点放一个电荷量Qq的点电荷，故C选项正确 答案：C,【例3】 如图917所示，实线为不知方向的三条电场线，从电场中M点以相同速度垂直于电场线方向飞出a、b两个带电粒子，运动轨迹如图917中虚线所示，则(),图917,Aa一定带正电，b一定带负电 Ba的速度减小，b的速度将增加 Ca的加速度将减小，b的加速度将增加 D两个粒子的动能，一个增加一个减小 解析：设电场线为正点电荷的电场线，则由轨迹可判定a带正电，b带正电若电场线为负点电荷的电场线，则a为负电荷，b为负电荷，A错
15、由粒子的偏转轨迹可知电场力对a、b均做正功，动能增加，B、D错，但由电场线 的疏密可判定，a受电场力逐渐减小，加速度减小，b正好相反，选C. 答案：C,1粒子所受合力的方向指向轨迹的凹侧，由此判断电场的方向或电性 2由电场线的疏密情况判断带电粒子的加速度情况 3功能关系判断速度变化：如果带电粒子在运动中仅受电场力作用，则粒子 电势能与动能的总量不变，电场力做正功，动能增大，电势能减小,31一负电荷从电场中A点由静止释放，只受电场力作用，沿电场线运动到B点，它运动的速度一时间图象如图918所示则A、B两点所在区域的电场线分布情况可能是下图中的(),图918,解析：由速度一时间图象可知，电荷的速度越来越大，且加速度也是越来越大，故电荷在运动过程中，应受到逐渐增大的电场力作用，所以电场线的方向应由B指向A.由于加速度越来越大，所以电场力越来越大，即B点的电场强度应大于A点的电场强度，即B点处电场线应比A点处密集，所以正确答案为C.学生由于对vt图象的斜率即加速度值理解不够，不能正确得出电荷加速度变大的结论，而得不到正确的结果 答案：C,如图919所示，真空中A、B两个点电荷的电荷量分别为Q和q，放在光滑绝缘水平面上，A、B之间用绝缘的轻弹
