静电场库仑定律

第八章电场基础A.静电现象元电荷一、人类对于静电现象的研究公元前6、7世纪发现摩擦生电现象1600年英国吉尔伯特发表《论磁、磁体和地球作为一个巨大的磁体》中记载了电学方面的研究，区分了琥珀吸引和磁铁吸引的区别。1660年德国马德堡市长格里克发明摩擦起电机。1732年法国科学家杜菲发现电有两种。1745年德国克莱斯特发明了可以储存静电的莱顿瓶。1752年富兰克林进行“费城实验”将电引到莱顿瓶中证明雷电与摩擦起电电荷性质相同。静止电荷产生的现象叫做静电现象二、摩擦起电1.概念：用摩擦的方法使物体带电的过程．叫做摩擦起电。2.起电的原因：☺P28自主活动、大家谈

物质由分子原子组成，原子由带正电的原子核和核外电子组成，核外电子绕核作圆周运动，原子核的正电荷和核外电子的负电荷电量相等、电性相反，原子不显电性。摩擦时物体得到一些电子或失去一些电子，得到电子带负电，失去电子带正电，摩擦起电并没有创造电荷。不同物质原子原子核束缚电子的能力不同，较强容易的到电子，较弱容易失去电子。☺

P28点击3.使得物体起电的其它方法

摩擦起电4.产生静电的常用设备

感应起电机

超高压电源

范德格拉夫起电机

接触起电

感应起电看录像三、电荷量和元电荷1.电荷量：物体所带电荷的多少，简称电量

符号：Q、q

单位：库（C）1C=106μC2.元电荷：也叫基元电荷、是一种电量的单位。①e=1.6×10-19C②1C=6.25×1018e③电子和质子的电量为元电荷☺P31历史回眸密立根油滴实验3.电荷守恒定律内容：电荷既不会被创造也不会被消灭，它只会从一个物体转移到另一个物体或从物体的一个部分转移到另一部分，而电荷的总量不会发生变化。练习1：甲物体原来带有0.06C的负电荷，与不带电的乙物体相互摩擦后使乙物体带上0.01C的正电荷，这时甲物体带何种电荷？带多少电荷？练习2：甲乙两个完全相同的金属球各自带电1C和-7C，让它们充分接触后各自带多少电，整个过程中有多少电子发生了转移？解：先电中和，因为两小球相同再平均分配电量，因此甲乙各自带电-3C。有2.5×1019个电子从乙转移到了甲。解：0.07C的负电。四、静电的测量1.验电器①结构:②原理：接触带电，同性相斥③特点：能检测是否带电，但不知电性，也不能检测带电体所带电量。2.电荷量表3.静电电压表雷电的成因1.积雨云的形成2.各种起电效应使正负电荷分布在云的不同位置３．发生放电现象电荷越积越多把空气击穿打开狭窄的通道强行放电电流很强，使空气温度瞬间达到6000―20000℃高温空气膨胀，产生强烈的冲击波——形成雷声发出耀眼强光——形成闪电类似于电容器的原理I=Q/tQ很大,t很小I很大雷电对环境的影响雷电破坏房屋、通讯设施、电子设备，造成森林大火，严重危害人民生命财产安全。雷电能杀菌消毒、净化空气。3O2

闪电

2O32O2+N2

闪电2N02N02被雨水溶解落地后变成天然氮肥，促进植物生长雷电促进植物生长基础B.电荷的相互作用电场拓展A.真空中的库仑定律一、电荷间的相互作用1.特点同性相斥、异性相吸2.大小②实验设计：①猜想：静电力的大小可能与哪些因素有关？实验需要测哪些量，怎么测？问题：带电体为什么能够吸引不带电的轻小物体？GFTGFTθRF=G·tanθθ↑，F↑结论：电荷间的作用力随着电荷量的增大而增大，随着距离的增大而减小。二、真空中的库仑定律1.点电荷（理想化的物理模型）

当带电体的形状、大小和电荷分布对电荷间的相互作用力的影响可以忽略时，带电体可以看成带有电荷的点，这样的带电体叫做点电荷。练习：１、关于点电荷，下列说法中正确的是（）A、体积很小的带电体一定能看作点电荷。B、体积很大的带电体一定不能看作点电荷。C、点电荷忽略了带电体的大小和电量，只考虑带电体的质量。D、当两个带电体的形状对它们之间相互作用力的影响可以忽略时，这两个带电体可以看作点电荷。D2.库仑扭秤实验①实验中研究哪两个小球间的作用力？②小球B的作用是什么？③实验中采用了什么科学思想方法？④实验中电量Q是如何改变的？⑤实验中作用力F是如何测定的？⑥实验得到了什么结论？Q1、Q2一定时F∞1/r2r

一定时F∞Q1.Q23.真空中的库仑定律

真空中两个静止点电荷之间的相互作用力的大小，跟它们的电荷量的乘积成正比．跟它们之间的距离的平方成反比；力的方向在它们的连线上。这条规律就叫做真空中的库仑定律。4.表达式①适用对象：真空中的点电荷，空气中近似适用。②k--静电力常量，k=9×109N.m2/C2

③F—库仑力、静电力，方向沿两电荷的连线。④r—点电荷间的距离、对电荷分布均匀的球体为球心之间的距离。思考:

由库仑定律F=kQ1Q2/r2可知，当两电荷之间的距离r接近于0时，两个电荷之间的作用力将为无穷大，以上说法是否正确？

类比是重要的科学方法。类比就是根据两个不同对象的部分特性相似而推出其他性质也可能相似的一种推理方法。在库仑之前，就有很多科学家将库仑力与万有引力进行类比，猜想库仑力也与距离平方成反比。库仑用扭秤进行实验，通过和万有引力的类比，较快得出了平方反比关系。如果事先没有这样的类比，仅靠实验数据的积累，库仑定律的发现可能要推迟好多年。

5.库仑力和万有引力的比较同：都是平方反比律异：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

适用于真空中的点电荷适用于质点r—点电荷或电荷分布均匀带电球体球心间的距离。r—质点或质量分布均匀球体球心间的距离。结论：规律有许多相似之处，库仑力要比万有引力复杂。

类比是重要的科学方法。类比就是根据两个不同对象的部分特性相似而推出其他性质也可能相似的一种推理方法。类比在科学发展中发挥了巨大的作用，开普勒把类比称为自己“最好的老师”。例1：已知：电子的质量m1=9.1×10-31kg，质子的质量m2=1.67×10-27kg，电子和质子的电荷量的绝对值都是1.60×10-19C。求电子和质子间的库仑力和万有引力的大小之比。解答：设电子和质子之间的库仑力为F1，万有引力为F2，距离为r，由库仑定律和万有引力定律有说明：由计算可知，当距离相同时，电子与质子之间的库仑力要比它们之间的万有引力大得多，因此在研究微观粒子间的相互作用时，完全可以忽略万有引力。三、电场和电场力1.人们对场的认识过程

弹力、摩擦力(施力物体与受力物体直接接触)

重力、库仑力和磁力(施力物体与受力物体不直接接触)物质传递作用力