靜電場庫侖定律

第八章電場基礎(chǔ)A.靜電現(xiàn)象元電荷一、人類對于靜電現(xiàn)象的研究公元前6、7世紀(jì)發(fā)現(xiàn)摩擦生電現(xiàn)象1600年英國吉爾伯特發(fā)表《論磁、磁體和地球作為一個(gè)巨大的磁體》中記載了電學(xué)方面的研究，區(qū)分了琥珀吸引和磁鐵吸引的區(qū)別。1660年德國馬德堡市長格里克發(fā)明摩擦起電機(jī)。1732年法國科學(xué)家杜菲發(fā)現(xiàn)電有兩種。1745年德國克萊斯特發(fā)明了可以儲存靜電的萊頓瓶。1752年富蘭克林進(jìn)行“費(fèi)城實(shí)驗(yàn)”將電引到萊頓瓶中證明雷電與摩擦起電電荷性質(zhì)相同。靜止電荷產(chǎn)生的現(xiàn)象叫做靜電現(xiàn)象二、摩擦起電1.概念：用摩擦的方法使物體帶電的過程．叫做摩擦起電。2.起電的原因：?P28自主活動、大家談

物質(zhì)由分子原子組成，原子由帶正電的原子核和核外電子組成，核外電子繞核作圓周運(yùn)動，原子核的正電荷和核外電子的負(fù)電荷電量相等、電性相反，原子不顯電性。摩擦?xí)r物體得到一些電子或失去一些電子，得到電子帶負(fù)電，失去電子帶正電，摩擦起電并沒有創(chuàng)造電荷。不同物質(zhì)原子原子核束縛電子的能力不同，較強(qiáng)容易的到電子，較弱容易失去電子。?

P28點(diǎn)擊3.使得物體起電的其它方法

摩擦起電4.產(chǎn)生靜電的常用設(shè)備

感應(yīng)起電機(jī)

超高壓電源

范德格拉夫起電機(jī)

接觸起電

感應(yīng)起電看錄像三、電荷量和元電荷1.電荷量：物體所帶電荷的多少，簡稱電量

符號：Q、q

單位：庫（C）1C=106μC2.元電荷：也叫基元電荷、是一種電量的單位。①e=1.6×10-19C②1C=6.25×1018e③電子和質(zhì)子的電量為元電荷?P31歷史回眸密立根油滴實(shí)驗(yàn)3.電荷守恒定律內(nèi)容：電荷既不會被創(chuàng)造也不會被消滅，它只會從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體或從物體的一個(gè)部分轉(zhuǎn)移到另一部分，而電荷的總量不會發(fā)生變化。練習(xí)1：甲物體原來帶有0.06C的負(fù)電荷，與不帶電的乙物體相互摩擦后使乙物體帶上0.01C的正電荷，這時(shí)甲物體帶何種電荷？帶多少電荷？練習(xí)2：甲乙兩個(gè)完全相同的金屬球各自帶電1C和-7C，讓它們充分接觸后各自帶多少電，整個(gè)過程中有多少電子發(fā)生了轉(zhuǎn)移？解：先電中和，因?yàn)閮尚∏蛳嗤倨骄峙潆娏?，因此甲乙各自帶?3C。有2.5×1019個(gè)電子從乙轉(zhuǎn)移到了甲。解：0.07C的負(fù)電。四、靜電的測量1.驗(yàn)電器①結(jié)構(gòu):②原理：接觸帶電，同性相斥③特點(diǎn)：能檢測是否帶電，但不知電性，也不能檢測帶電體所帶電量。2.電荷量表3.靜電電壓表雷電的成因1.積雨云的形成2.各種起電效應(yīng)使正負(fù)電荷分布在云的不同位置３．發(fā)生放電現(xiàn)象電荷越積越多把空氣擊穿打開狹窄的通道強(qiáng)行放電電流很強(qiáng)，使空氣溫度瞬間達(dá)到6000―20000℃高溫空氣膨脹，產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊波——形成雷聲發(fā)出耀眼強(qiáng)光——形成閃電類似于電容器的原理I=Q/tQ很大,t很小I很大雷電對環(huán)境的影響雷電破壞房屋、通訊設(shè)施、電子設(shè)備，造成森林大火，嚴(yán)重危害人民生命財(cái)產(chǎn)安全。雷電能殺菌消毒、凈化空氣。3O2

閃電

2O32O2+N2

閃電2N02N02被雨水溶解落地后變成天然氮肥，促進(jìn)植物生長雷電促進(jìn)植物生長基礎(chǔ)B.電荷的相互作用電場拓展A.真空中的庫侖定律一、電荷間的相互作用1.特點(diǎn)同性相斥、異性相吸2.大?、趯?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：①猜想：靜電力的大小可能與哪些因素有關(guān)？實(shí)驗(yàn)需要測哪些量，怎么測？問題：帶電體為什么能夠吸引不帶電的輕小物體？GFTGFTθRF=G·tanθθ↑，F(xiàn)↑結(jié)論：電荷間的作用力隨著電荷量的增大而增大，隨著距離的增大而減小。二、真空中的庫侖定律1.點(diǎn)電荷（理想化的物理模型）

當(dāng)帶電體的形狀、大小和電荷分布對電荷間的相互作用力的影響可以忽略時(shí)，帶電體可以看成帶有電荷的點(diǎn)，這樣的帶電體叫做點(diǎn)電荷。練習(xí)：１、關(guān)于點(diǎn)電荷，下列說法中正確的是（）A、體積很小的帶電體一定能看作點(diǎn)電荷。B、體積很大的帶電體一定不能看作點(diǎn)電荷。C、點(diǎn)電荷忽略了帶電體的大小和電量，只考慮帶電體的質(zhì)量。D、當(dāng)兩個(gè)帶電體的形狀對它們之間相互作用力的影響可以忽略時(shí)，這兩個(gè)帶電體可以看作點(diǎn)電荷。D2.庫侖扭秤實(shí)驗(yàn)①實(shí)驗(yàn)中研究哪兩個(gè)小球間的作用力？②小球B的作用是什么？③實(shí)驗(yàn)中采用了什么科學(xué)思想方法？④實(shí)驗(yàn)中電量Q是如何改變的？⑤實(shí)驗(yàn)中作用力F是如何測定的？⑥實(shí)驗(yàn)得到了什么結(jié)論？Q1、Q2一定時(shí)F∞1/r2r

一定時(shí)F∞Q1.Q23.真空中的庫侖定律

真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力的大小，跟它們的電荷量的乘積成正比．跟它們之間的距離的平方成反比；力的方向在它們的連線上。這條規(guī)律就叫做真空中的庫侖定律。4.表達(dá)式①適用對象：真空中的點(diǎn)電荷，空氣中近似適用。②k--靜電力常量，k=9×109N.m2/C2

③F—庫侖力、靜電力，方向沿兩電荷的連線。④r—點(diǎn)電荷間的距離、對電荷分布均勻的球體為球心之間的距離。思考:

由庫侖定律F=kQ1Q2/r2可知，當(dāng)兩電荷之間的距離r接近于0時(shí)，兩個(gè)電荷之間的作用力將為無窮大，以上說法是否正確？

類比是重要的科學(xué)方法。類比就是根據(jù)兩個(gè)不同對象的部分特性相似而推出其他性質(zhì)也可能相似的一種推理方法。在庫侖之前，就有很多科學(xué)家將庫侖力與萬有引力進(jìn)行類比，猜想庫侖力也與距離平方成反比。庫侖用扭秤進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過和萬有引力的類比，較快得出了平方反比關(guān)系。如果事先沒有這樣的類比，僅靠實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的積累，庫侖定律的發(fā)現(xiàn)可能要推遲好多年。

5.庫侖力和萬有引力的比較同：都是平方反比律異：既有引力又有斥力只有引力Ｑ1、Q2m1、m2k=9×109N.m2/C2

G=6.67×10-11N.m2/Kg2

適用于真空中的點(diǎn)電荷適用于質(zhì)點(diǎn)r—點(diǎn)電荷或電荷分布均勻帶電球體球心間的距離。r—質(zhì)點(diǎn)或質(zhì)量分布均勻球體球心間的距離。結(jié)論：規(guī)律有許多相似之處，庫侖力要比萬有引力復(fù)雜。

類比是重要的科學(xué)方法。類比就是根據(jù)兩個(gè)不同對象的部分特性相似而推出其他性質(zhì)也可能相似的一種推理方法。類比在科學(xué)發(fā)展中發(fā)揮了巨大的作用，開普勒把類比稱為自己“最好的老師”。例1：已知：電子的質(zhì)量m1=9.1×10-31kg，質(zhì)子的質(zhì)量m2=1.67×10-27kg，電子和質(zhì)子的電荷量的絕對值都是1.60×10-19C。求電子和質(zhì)子間的庫侖力和萬有引力的大小之比。解答：設(shè)電子和質(zhì)子之間的庫侖力為F1，萬有引力為F2，距離為r，由庫侖定律和萬有引力定律有說明：由計(jì)算可知，當(dāng)距離相同時(shí)，電子與質(zhì)子之間的庫侖力要比它們之間的萬有引力大得多，因此在研究微觀粒子間的相互作用時(shí)，完全可以忽略萬有引力。三、電場和電場力1.人們對場的認(rèn)識過程

彈力、摩擦力(施力物體與受力物體直接接觸)

重力、庫侖力和磁力(施力物體與受力物體不直接接觸)物質(zhì)傳遞作用力