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第九章 静电场及其应用
知识框架
知识框架
电荷、电场力、电场强度
+
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两个电荷间的库仑力
r
点电荷的场强公式
+
F电
电场强度的定义式
点电荷
场源电荷
试探电荷
检验电荷
电场力与电场强度
两个电荷间
的相互作用力
电场强度
普适；定义式
电场强度
点电荷；决定式
元电荷：最小的电荷量
点电荷：本身的尺寸比相互之间的距离小得多的带电体
场源电荷：产生电场的电荷
试探电荷/检验电荷：用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的电荷
静电力：带电物体在静电场中受到的静电场的力的作用。
库仑力：特指两个点电荷之间通过电场实现的相互作用，属于电场力
电场力：带电物体在任何电场中所受到的电场的力的作用
电荷：正电荷与负电荷，电荷多少称为电荷量
带电体：带电荷的物体
库仑力
电场强度
电荷及电荷守恒定律
1.自然界中存在两种电荷:正电荷与负电荷.
2.元电荷：e＝1.60×10－19 C，所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍．
3.点电荷：点电荷是一种理想化的模型.如果带电体本身的线度比相互作用的带电体之间的距离小得多，以致带电体的体积和形状对相互作用力的影响可以忽略不计时，这种带电体就可以看成点电荷，但点电荷自身不一定很小，所带电荷量也不一定很少．
4.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，电荷的总量保持不变．
小试牛刀
关于元电荷和点电荷，下列说法正确的是( )
A. 元电荷就是电子
B. 元电荷就是质子
C. 点电荷是一种理想化模型
D. 体积很小的带电体就是点电荷
C
三种起电方式
1.摩擦起电 感应起电 接触起电
物体带电实质是物体得失电子
电荷的分配原则：两个形状、大小相同且带同种电荷的同种导体，接触后再分开，二者带等量同种电荷，若两导体原来带异种电荷，则电荷先中和，余下的电荷再平分．
小试牛刀
绝缘细线上端固定，下端挂一轻质小球a，a的表面镀有铝膜．在a的近旁有一绝缘金属球b，开始时，a、b都不带电，如图所示．现使b带正电，则（ ）
A.b将吸引a，吸住后不放开
B.b先吸引a，接触后又把a排斥开
C.a、b之间不发生相互作用
D.b立即把a排斥开
B
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荷量的乘积成正比，跟它们之间的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上.
2.公式: ，式中k叫静电力常量.
3.适用条件：真空中的静止点电荷．
①在空气中，两个点电荷的作用力近似等于真空中的情况，可以直接应用公式．
②当两个带电体间的距离远大于其本身的大小时，可以把带电体看成点电荷．
4.库仑力的方向：由相互作用的两个带电体决定，即同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．
库仑定律
①库仑定律适用于真空中静止点电荷间的相互作用．
②对于两个均匀带电绝缘球体，可将其视为电荷集中在球心的点电荷，r为球心间的距离．
③不能根据公式错误地认为r→0时，库仑力F→∞，因为当r→0时，两个带电体已不能看成点电荷了
④两个点电荷之间的相互作用力是一对作用力和反作用力,等大、反向
⑤对于两个带电金属球，要考虑表面电荷的重新分布．
Ⅰ、同种电荷： ；
Ⅱ、异种电荷： .
小试牛刀
如图所示，A、B是两个质量相等的导体小球，分别被两根长为l的绝缘丝线挂在同一点O。现让它们带上等量同种电荷q，两小球互相排斥，在图示位置平衡，两绝缘丝线间夹角为90°。已知当地重力加速度为g，静电力常量为k。问
(1)两小球间的库仑力F的大小？
(2)两小球的质量是多大？
(3)若让A小球所带电荷量加倍，而B小球所
带电荷量减半，则两小球还能在原来位置平
衡吗？说明理由。
电场
带电体周围存在的一种物质，是电荷间相互作用的媒体.电场是客观存在的，电场具有力的特性和能的特性.
1、在同一幅图中可以用电场线的疏密来比较各点电场强度的大小
2、电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷
3、同一电场的电场线在电场中不相交，这是因为在电场中任意一点的电场强度不可能有两个方向
电场强度
①定义：放入电场中某一点的电荷受到的电场力跟它的电荷量的比值，叫做这一点的电场强度.
②定义式:
③方向:正电荷在该点受力方向.
匀强电场:在电场中，如果各点的场强的大小和方向都相同，这样的电场叫匀强电场.匀强电场中的电场线是间距相等且互相平行的直线.
电场强度的叠加:电场强度是矢量，当空间的电场是由几个点电荷共同激发的时候，空间某点的电场强度等于每个点电荷单独存在时所激发的电场在该点的场强的矢量和.
小试牛刀
如图所示，一带电量为q的小球用绝缘绳悬挂，匀强电场方向水平向右。小球的重力为G，平衡时小球偏离竖直方向的夹角为θ=30°。求：
(1)带点小球的电性是(正或负)。
(2)求出小球受到的电场力F的大小。
(3)求电场强度E。
小试牛刀
如图，真空中有两个点电荷，Q1为4.0×10 8 C、Q2为 1.0×10 8 C，分别固定在x轴的坐标为0和6cm的位置上。
(1)x轴上哪个位置的电场强度为0？
(2)x轴上哪些位置的电场强度的方向是沿x轴的正方向的？
电场线
①定义：在电场中画出一系列的从正电荷出发到负电荷终止的曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致，这些曲线叫做电场线.
②电场线的性质:
Ⅰ、电场线是起始于正电荷（或无穷远处），终止于负电荷（或无穷远处）;
Ⅱ、电场线的疏密反映电场的强弱;
Ⅲ、电场线不相交;
Ⅳ、电场线不是真实存在的;
Ⅴ、电场线不一定是电荷运动轨迹.
常见电荷的电场线
静电平衡
导体内部各点的电场强度E＝0 ，导体内的自由电子不再发生定向移动
处于静电平衡状态的导体其内部场强为零。
导体内部没有净剩电荷，电荷只分布在导体的外表面。越尖锐的位置，电荷的密度（单位面积的电荷量）越大，周围的电场强度越大。
静电屏蔽
处于电场中的空腔导体或金属网罩，其空腔部分的场强处处为零，即能把外电场遮住，使内部不受外电场的影响，这就是静电屏蔽.
屏蔽外部电场使其不影响内部
屏蔽内部电场使其不影响外部
尖端放电及避雷针
静电吸附荷
静电喷漆
静电除尘
静电复印
小试牛刀
下列生活情境中，利用静电屏蔽原理的是( )
A. B.
C. D.
C

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