电荷电荷守恒定律.ppt

第一章静电场 生活中的电现象 一 电荷 自然界中有两种电荷 两种电荷间的相互作用 同种电荷相互排斥异种电荷相互吸引 温故 你知道多少呢 思考 你有哪些方法使物体显电性呢 使物体带电的方法 1 摩擦起电 2 感应起电 感应起电 利用静电感应使金属导体带电的过程叫做感应起电 静电感应 把电荷移近不带电的导体 可以使导体带电的现象 叫做静电感应 是由于电子在导体内部转移形成的 感应起电产生的原因是什么呢 静电计 指针式验电器 验电器 3 接触带电 电荷从一个物体转移到另一个物体 两个完全相同的带电导体 接触后再分开 二者将原来所带电量的总和平均分配 2 三种起电方法 3 起电的本质 摩擦起电 感应起电 接触起电 电荷发生转移 不是创造电荷 表述一 电荷既不能创造 也不能消灭 它只能从一个物体转移到另一个物体 或从物体的一部分转移到另一部分 在转移的过程中 系统的电荷总数保持不变 表述二 一个与外界没有电荷交换的系统 电荷的代数和总是保持不变 二 电荷守恒定律 三 电荷量 1 电荷量 电荷的多少 单位库仑C2 元电荷e 一个电子或质子所带的电量的绝对值 密立根最早测定 e 1 60 10 19C3 任何带电体所带电荷量q为 q ne n Z 4 电子的比荷 荷质比 例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 答案 B C D 5 图7中A B是两个不带电的相同的绝缘金属球 它们靠近带正电荷的金球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 B 2 A B接触 先移去C后 再把AB分开 则A B 3 A B接触 用手指瞬间接触B后再移去C 则A B 正电 负电 不带电 不带电 负电 负电 库仑扭秤实验 2 定律的数学表达式 式中 3 适用条件 真空中的点电荷 二 库仑定律 1 内容 在真空中两个点电荷间的作用力跟它们的电量的乘积成正比 跟它们间距离的平方成反比 作用力的方向在它们的连线上 万有引力定律 库仑定律 数学表达式 成立条件 质点 点电荷 1 已知电子质量me 9 1 10 31kg 质子的质量mp 1 67 10 27kg 电子和质子的电荷量为e 1 6 10 19C 比较它们之间的静电力和万有引力的大小 2 真空中两个点电荷 相距10cm A带电量是B带电量的50倍 已知B受到的库仑力是1N 则A受到的库仑力是 A 50NB 1 50NC 1ND 无法确定 思考 A B两个点电荷 相距为r A带有9Q的正电荷 B带有4Q的正电荷如果A和B固定 应如何放置第三个点电荷q 才能使此电荷处于平衡状态 练习 完全相同的金属球A B带有电荷量相等的电荷 距离为r 两球间静电吸引力为F 今让半径相同不带电的金属球C先后与A B接触后移开 1 此时A B两球间的静电力变为多大 2 若再使A B间距离增大为原来的2倍 它们间的静电力又为多大 ABC三个点电荷电量都是 2 10 6C 各点间距离都为50cm 求c点库仑力大小 三 库仑定律的应用 1 关于点电荷 问你1 关于点电荷的下列说法中正确的是 A 真正的点电荷是不存在的 B 点电荷是一种理想模型 C 足够小的电荷就是点电荷 例如电子 D 一个带电体能否看成点电荷 不是看它的尺寸大小 而是看它的形状和大小对所研究的问题的影响是否可以忽略不计 ABD 由公式 知 当 这种说法对吗 问你2 后面未讲 点电荷是实际带电体在一定条件下的抽象 是为了简化某些问题的讨论而引进的一个理想化的模型 例如在研究带电体间的相互作用时 如果带电体本身的线度远小于它们之间的距离 带电体本身的大小 对我们所讨论的问题影响甚小 相对来说可把带电体视为一几何点 并称它为点电荷 但点电荷本身的线度不一定很小 它所带的电量也可以很大 点电荷这个概念与力学中的 质点 类似 感悟 2 关于库仑定律与电荷守恒定律 例2 有两个完全一样的金属小球A B A带电量7Q B带电量 Q 相距为r 已知球的半径比r小得多 将两小球接触后放回原位置 小球间库仑力是原来的多少倍 将不带电的相同小球C与A接触后移去 A B间库仑力为原来多少倍 将不带电的相同小球C与A接触后再与B接触后移去 A B间库仑力为原来多少倍 将不带电的相同小球C反复与A B球接触 最后移去C球 试问A B间的库仑力变为原来的多少倍 3 关于受库仑力作用的物体的平衡问题 仅受库仑力 例3 在真空中同一条直线上的A B两点固定有电荷量分别为 4Q和 Q的点电荷 将另一个点电荷放在该直线上的哪个位置 可以使它在电场力作用下保持静止 若A B不固定且要求这三个点电荷都只在电场力作用下保持静止 那么引入的这个点电荷应是正电荷还是负电荷 电荷量是多大 三点共线 两同夹异 两大夹小 例4 如图 带电荷量分别为q1 q2 质量分别为m1 m2的金属小球 用细线悬挂于O点 平衡时 两球等高 且 则可判定 A q1必大于q2B q1必小于q2C m1必大于m2D m1必小于m2 C 不只受库仑力作用 例5 已知如图 带电小球A B的电荷分别为QA QB OA OB 都用长L的丝线悬挂在O点 静止时A B相距为d 为使平衡时AB间距离减为d 2 可采用以下哪些方法 A 将小球A B的质量都增加到原来的2倍B 将小球B的质量增加到原来的8倍C 将小球A B的电荷量都减小到原来的一半D 将小球A B的电荷量都减小到原来的一半 同时将小球B的质量增加到原来的2倍 4 涉及牛顿定律问题 例6 已知如图 在光滑绝缘水平面上有三个质量都是m的相同小球 两两间的距离都是l A B电荷量都是 q 给C一个外力F 使三个小球保持相对静止共同加速运动 求 C球的带电电性和电荷量 外力F的大小 例7 一摆长为L的单摆 摆球质量为m 带有负电荷 电量为q 如果悬点A处放一正电荷 电量也为q 要使摆能在竖直平面内作完整的圆周运动 如图所示 则摆在最低点的速度最小值为多少 最高点临界条件 T 0 选用物理规律 向心力公式 E守恒 总结 库仑力和重力 弹力 摩擦力一样 是性质力 它具备力的一切性质 遵循力学的一切规律 因此 解决电场中的问题 实际上就是力学规律应用范围的拓展 在原来的三打基本性质力的基础上再加上了一个电场力 2 有关点电荷 下列说法正确的是 A 只有体积很小的带电体才可以看作点电荷B 任何带电体都可能看作点电荷C 真正的点电荷是不存在的 它是一种理想化模型D 当带电体的形状大小对相互作用力的影响可以忽略时 该带电体可以看作点电荷 E 根据当两个点电荷间的距离趋于零时 库仑力将趋向无穷大 BCD 练习3 两根长为l的绝缘细线系两个带正电荷的小球 质量分别为m1和m2 电荷量分别为q1和q2 细绳的另一端固定在同一点 两球平衡时 两线跟竖直方向夹角均为 1 下列说法正确的有 A 若m1m2 则q1 q2C 必有m1 m2 q1 q2D 不论q1 q2如何 必有m1 m2 D 练习4 点电荷A B固定 距离为l 电荷量分别为 Q 4Q 今放入电荷C 并使C平衡 1 C电荷的位置A 一定在AB连线上 B 一定在AB之间 C 一定在A的左边 D 可能在B的右边 AC 例8 A B两个点电荷 相距为r A带有9Q的正电荷 B带有4Q的正电荷 1 如果A和B固定 应如何放置第三个点电荷q 才能使此电荷处于平衡状态 2 如果A和B是自由的 又应如何放置第三个点电荷 使系统处于平衡状态 且求第三个点电荷的电量q的大小及电性 A B 9Q 4Q 物体平衡 练习4 点电荷A B固定 距离为l 电荷量分别为 Q 4Q 今放入电荷C 并使C平衡 2 求电荷C的位置及电荷量 3 若使A B C都在静电力作用下平衡 求电荷C的位置及电荷量 x l 任意电荷 4Q 练习5 如图所示 A B是两个相互接触但不带电的相同金属球 他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 将A B两球分开 再移去C 2 先移去C后 再把A B两球分开 3 用手指瞬间接触B后再移去C 正电 负电 不带电 不带电 负电 负电 B A 库仑扭秤实验 1 结构 2 原理 力矩平衡 3 特点 小量放大 4 误差 0 04 库仑如何解决电荷量无法测量问题