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人教版选修1-1第一章第一节电荷库仑定律


电的世界

1.电荷 库仑定律

复 习
正电荷:丝绸摩擦过的玻璃棒上所带 的电荷 负电荷:毛皮摩擦过的橡胶棒上所带 的电荷 电荷相互作用规律: 同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。

如何判断物体是否带电呢?(验电器、 静电计)
验电器 金属球 金属杆 金属指针 金属箔片 静电计(指针式验电

器)

1、摩擦起电:通过摩擦使物体带电的现
象,叫摩擦起电。

带负电

原子(中性)

带正电

起电原因:摩擦时电子从一个物体转移 到另一个物体上。

2、接触带电
两个完全相同的带电导体,接触后再分开:

接触结果:

先中和再均分
起电原因:接触时电子重新在物体间转移分布

3、感应起电
C

A、B带上异种电荷

+ 2、静电感应:

A

B

步骤? 把带电体靠近不带电的导体,可以使导体 1、使C带上电,A、B相互接触 带电的现象,叫做静电感应。 2、使C靠近A、B 3、分开 A、B 利用静电感应现象使物体带电的方式,叫 4、移走 C 做感应起电

起电原因:电荷在同一物体的不同部分间 发生转移

起电方式小结:
方 式 本 摩擦起电 摩擦时电子 从一个物体 转移到另一 个物体 接触起电 电子重新在 物体间转移 分布 感应起电 电子在同一物体 的不同部分间发 生转移



共 同 点

①微观粒子(如电子)在物体之间或物体内部的 转移, ②电荷的总量保持不变

二、电荷守恒定律
电荷既不会创生,也不会消 灭,它只能从一个物体转移到另 一个物体,或者从物体的一部分 转移到另一部分,在转移过程中, 电荷总量保持不变。

三、元电荷
1、电荷量:电荷的多少叫做电荷量,用Q (或q)表示。在国际制单位中,电荷量的 单位是库伦,简称库,用符号C来表示。

2、元电荷:最小的电荷量。科学实验 发现的最小电荷量是电子(质子、正电 子)所带的电荷量,这个最小的电荷用 e来表示。所有带电物体的电荷量或者 等于e,或者是e的整数倍。因此电荷量 e叫做元电荷。元电荷的值:e = 1.60×10-19C
最早由美国物理学家密立根测定。

课堂训练
1、科学家在研究原子、原子核及基本粒子时,为了方 便,常常用元电荷作为电量的单位,关于元电荷,下 列论述正确的是: A、把质子或电子叫元电荷. B、1.60×10-19C的电量叫元电荷. C、电子带有最小的负电荷,其电量 的绝对值叫元电荷. D、质子带有最小的正电荷,其电量 的绝对值叫元电荷.

B、 C、 D.

课堂训练
2、图中A、B是两个不带电的相同的金属球,它们 靠近带正电荷的金属球C.在下列情况中,判断A、 B两球的带电情况:

(1)A、B接触后分开,再移去C, 则A 正电 ,B 负电 ; (2)A、B接触,先移去C后,再把AB分开, 则A 不带电 ,B 不带电 ;

课堂训练
3、思考:是否只有当带电体与导体棒的上端直接接触 时,金属箔片才开始张开?
+ - + + + +

+ +

+ +

闪电现象解释
剧烈的气流运动使云层相 互摩擦,摩擦导致云层间异 种电荷大量积聚(摩擦起 电)。靠近地面云层中电荷 的大量积聚,会使地面因静 电感应而产生电荷积聚(感 应起电)。云层之间、云层 与地面之间会形成几百万伏 的电压。这个高压足以击穿 空气,瞬时产生`几十万安 培的电流。电流生热使空气 发光,叫闪电。

知识小结 1、物体的带电方式 :(1)摩擦起电

(2)接触起电(3)感应起电
2、电荷守恒定律

不能创造,不能消灭,是电荷的转移 电荷量 单位:库仑(C) 3、电荷间的相互作用
同种排斥,异种吸引 作用力等大、反向、共线

实验观察

电荷之间相互作用力的大 小与哪些因素有关呢?

带电体的电荷量Q、距离r

控制变量法
比较 F与Q,F与r

探究结论

(库仑定律)

1.定义:

真空中两个点电荷之间的相互作用 力F的大小,跟它们的电荷量Q1,Q2 的乘积成正比,跟它们的距离r的 二次方成反比,作用力的方向沿着 它们的连线
电荷间的作用力叫做 静电力(库仑力)

探究结论

(库仑定律)

1.定义: 2.表达式:

q1q2 F ?k 2 r

K,静电力常量, k=9.0×109 N· m2/C2

3.适用条件: 真空,点电荷
①点电荷同质点一样也是一个理想化模型

②带电体间的距离比它们自身的尺寸大得多

与万有引力定律的比较 比较电子和质子间的静电引力和万有引力.
(已知电子质量m1=9.1×10-31kg,质子质量m2=1.67×10-27kg,电子 和质子的电荷量都是1.60×10-19C.)

电子和质子的静电引力F1和万有引力F2分别是
Q1Q2 F1 ? k r2
F1

m1m2 F2 ? G 2 r

kQ1Q2 9.0×109×1.60×10-19×1.60×10-19 39 = = = 2.3 × 10 F2 Gm1m2 6.67×10-11×9.1×10-31×1.67×10-27

研究带电微粒间相互作用时,经常忽略万有引力

随堂练习

例题1 下列说法正确的是 A、元电荷就是质子 B、点电荷是很小的带电体 C、摩擦起电说明电荷可以创造 D、库仑定律适用于在真空中两个点电荷 之间相互作用力的计算

随堂练习

例2、 三个完全相同的金属小球A、B、C,A带电量 为7Q,B带电量为-Q,C不带电。先将A、B固定起 来,然后将C球反复与A、B接触,最后移去C球,则 A、B间的库仑力变为原来的____________ 4/7 倍。

随堂练习

例3、两个放在绝缘架上的相同金属球, 相距为d,球的半径比d小得多,分别带 相互作用力 有电荷q和3q,相互斥力为 3F。现将这 两个金属球接触,然后仍放回原处,则 它们的相互斥力将变为( ) 相互作用力

BD

A、 0

B、F

C、3F

D、4F

随堂练习 例 4 、 有两个半径为 r 的带电金属球中心相距为 L(L=4r), 对于它们之间的静电作用力(设每次各 球带电量绝对值相同)( ) A. 带同种电荷时大于带异种电荷时 B. 带异种电荷时大于带同种电荷时 C. 带等量负电荷时大于带等量正电荷时 D. 大小与带电性质无关,只取决于电量

B

L=4r
Q Q

本课回顾 一、知识小结 1、库仑定律 表达式:

q1q2 F ?k 2 r

适用条件:真空中、点电荷 2、点电荷: 二、物理方法小结 研究Q、r与F的关系时采用控制变量法、

思考题
当两个点电荷间的距离r趋近于0时, 其库仑力趋近于无穷大,这种说法 对吗?


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