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1、静电场经典概括一、物体带电的本质：1.任何物体都是由原子组成的，而原子由原子核、核外电子组成，原子核是正电荷，核外电子是负电荷，所以可以说任何物体上都带有电荷，只是当物体所带的正电荷量与负电荷量相等的时候， 对外不显电性， 我们就称之为物体不带电。 当物体所带的正电荷量与负电荷量不等的时候，即有了多余的正电荷或者多余的负电荷，我们就说物体带电了，称其为“带电体” ，或者直接称之为“电荷” 。 2. 那么为什么原本中性的物体会变成“带电体”呢？研究发现，原子核外的电子是容易失去或者得到的。当物体失去电子的时候，相当于有了多余的正电荷而带正电，当物体得到电子的时候，就有了多余的负电荷而带负电。可见
2、，物体带电的本质就是电子的得与失。二起电方法： 使物体带上电，叫做起电。常见的起电方法有三种，介绍如下。1. 摩擦起电：这是最简单的起电方法，任何两个物体相互摩擦，都会同时带上等量异种电荷。两个物体比较，相对容易失去电子的物体将带正电，相对容易得到电子的物体将带上等量的负电。玻璃棒与丝绸摩擦时，玻璃棒带正电，丝绸带负电。硬橡胶棒与毛皮摩擦时， 硬橡胶棒带负电， 毛皮带正电。 摩擦起电的本质是电子从一个物体转移到另一个物体。2. 接触带电：一个不带电的导体接触带电体时，就会带上电，叫做接触起电。若不带电的物体 A 接触正的带电体 B 时，物体 A 上的电子就会转移到物体 B 上，从而物体 A 就
3、失去了电子而带了正电，而物体B 得到了电子，原本缺少的电子数目就少了一些。表现为所带的正电少了一些。若不带电的物体A 接触负的带电体C 时，物体C 的一部分电子就转移到物体A 上，从而物体A就带上了负电。可见， 接触带电的本质也是电子从一个物体转移到另一个物体。3.感应起电：一个不带电的导体靠近带电体时，导体两端将出现等量异种电荷。出现的电荷叫做感应电荷。感应起电的本质是电子从导体的一端移到另一端（示意如图）+不带电 的导两端出现感应电荷+三 衡量带电体所带电荷量的多少的物理量叫做电量。国际单位是库仑， 简称库， 符号 C，如：电子所带电量为1.610 -19 C ，质子所带电量为 1.6 1
4、0 -19 C ，氦原子核所带电量为 2 1.6 10-19 C3.210 19 C 。依据起电本质可以推断出：物体所带的电量要么等于电子或质子所带的电量，要么等于电子或质子所带电量的整数倍. 关于这一结论不仅从理论上可以推断，更可以利用实验证明。物理学家密立根测量了大量的油滴所带的电量， 发现每个油滴带电量都有一个公因数，这个公因数就是 1.6 10-19 库仑 .这个公因数应该是电荷量的基数，所以将这个数叫做元电荷 . 可以作为电荷量的单位，氦原子核所带电量为2 个元电荷 . 结合理论可知，这个数其实就是电子所带的电量。 当初电子的电量就是这样知道的。1静电场经典概括【例 1】一带电金属球
5、带1.6 10-10 C 正电，则该金属球电子（填“得”或“失”）个数为：解： 金属球带正电，所以是“ 失去 ” 电子，个数为nq1.610e1.61010191.0109 个【例 2】有三个完全一样的金属球 A、 B、 C， A 带电量为 +Q，B 带电量为 -4Q， C不带电，现将 C 与 B 接触一下，再与 A 接触一下后移开，最后 C带电量是多少？解：两个球接触后带电量将重新分配，分配的比例关系与两个带电体的材质以及外表面有关，完全一样的球电量将均分。C 与 B 接触， CB总电量为 -4Q，两球均分后，C 球带电量为 -2Q。 C 再与 A 接触， CA总电量为： -2Q+Q=-Q，
6、两球均分后C 球带电量为- Q2四 库仑定律1内容： 真空中两个点电荷之间的静电力与它们电量的乘积成正比，与它们之间的距离平方成反比，作用力的方向在它们的连线上2表达式： F= kq1 q2静电力常量 k9.0 109 Nm2 / c2r 2适用条件：真空中、点电荷3 建立过程：天才的物理学家库仑利用类比猜测 的方法，提出：电荷之间相互作用规律应该跟物体之间的万有引力相类似，同时又提出了点电荷 这个 理想模型， 排除了电荷在带电体上分布情况对相互作用力的影响，然后又用 控制变量法 来验证，自己还制作了精巧的库仑扭秤 ，终于得出了库仑定律。4. 点电荷：忽略了大小的带电体。（ 1）当带电体自身的
7、线度远远小于带电体之间的距离时，带电体的大小对所研究的问题几乎没有影响，可以将其看成点电荷（ 2）均匀带电的球体也可以看成点电荷【例 3】关于点电荷的说法，正确的是（CDE ）A只有体积很小的带电体，才能作为点电荷B点电荷一定是电量很小的电荷C. 当带电体本身的大小和电荷的分布对带电体之间的静电作用力没有影响或几乎没有影响时， 就可以将他们看成点电荷D均匀带电球体， 可以将它作为电荷集中在球心的点电荷处理E研究电子如何绕着原子核旋转时，可将原子核看成点电荷F研究原子核的内部结构时，可将原子核看成点电荷【例 4】 两个半径均为1cm 的导体球，分别带上Q和 3Q的电量，两球心相距90cm，相互作
8、用力大小为F，现将它们碰一下后，放在两球心间相距3cm 处，则它们的相互作用力大小变为A 300FB 1200FC 900FD无法确定（）2静电场经典概括正确答案D。 这两个球体之间的距离跟半径差不太多，不能看成点电荷，所以无法计算【例 5】如图 , 三个小球都带电, 绝缘丝线竖直， A、 B 之间的距离小于B、C 之间的距离，则三个球的带电情况为()A A 、 B 一定带异种电B. A、 C 一定是同种电荷B. B 的电量最小D. C的电量最大ABC【解析】以 B 为研究对象，可知A 、C 两电荷的关系：悬绳竖直，说明A 对 B 的静电力和C 对 B 的静电力大小相等，方向相反，所以A、 C
9、 必须是同种电荷，且根据k QA QBkQB QC可知： Q Q。以 A 为研究对象，可知B、 C两电荷的关系： Br AB2rBC2CA对 A 的静电力和 C 对 A 的静电力大小相等，方向相反，所以B、 C 必须是异种电荷，且根据 k Q A Q BkQ A QC可知： QC QB。以 C 为研究对象，可知B、A 两电荷的关系： B 对r AB2rAC2C 的静电力和A 对 C 的静电力大小相等，方向相反，所以 B、A 必须是异种电荷，且根据k Q A QCkQB QC可知： QQ 。即：两边的必是同种电荷，中间的和两边的必r AC2rBC2AB是异种电荷，中间的电量最小，两边距中间电荷距
10、离远者电量最大】正确答案 ABCD【例 6】氢原子核外电子的轨道半径为r ，电子质量为m，电量为 e，求电子绕核运动的周期 解：静电力充当向心力V 2e2k2 r2 rmrmrk r 2得 Vemr所以 TVek【例 7】如图 ，两球 A、B 分别带电 q 和 q ，质量分别为M1 和 M2 ，用绝缘丝线悬挂，两段绳中的张力TA和 TB 的大小分别是多大？两段绳长均为L ( 两电荷可看成点电荷)解：整体所受外力只有两个：系统的重力、最上面的绳子的拉力系统平衡： TA=（ M1+M2 ） g【说明】 1.求 TA可选 AB组成的整体为研究对象，此时两球之间的静电力是内力，A、 B之间的绳子上的力
11、也属于内力。2.正因为此，求TB必须用隔离法，可将B 隔离出来。3静电场经典概括q2F 电根据库仑定律得：F电k L2B物体受力如图：T B解得： TB M 2 g k q 2M2g根据平衡条件：TB F电 M 2 gL2【例 8】 A、B 两带电小球，电荷量分别为qAB、 q ，两球可以看做点电荷，用绝缘不可伸长的细线如图悬挂，静止时A 、 B两球处于同一水平面已知A球质量为3 kg，带电量q =2.010 6C，求 OC， AC， BC 三条绳的拉力分别是多少及B 球的质量。A解：对 A 、 B 两球受力分析对 A，有： F电mA g tan303 10310( N)TA 2F电20N3对 B， 有： m gF电 tan30TB2mBg解得：mB3 kgTB203 NB33对 OC 绳，把 A 、 B 两球看做整体，所以Toc(mA mB ) g403 N3【例 9】质量均为 m 的三个带电小球A?B?C 放置在光滑的水平面上,相邻球间的距离为 L,A球带电量 qA=+10q;B 球带电量 qB=+q. 若在 C 球上加一个水平向右的恒力F,如图所
