第九章 静电场及其应用 知识清单-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

第九章 静电场及其应用 1　电荷 一、电荷 1．自然界中有两种电荷：正电荷和负电荷． 2．电荷间的相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引． 3．电荷量：电荷的多少，用Q或q表示，国际单位制中的单位是库仑，符号是C. 二、摩擦起电和感应起电 1．摩擦起电：当两种物质组成的物体互相摩擦时，一些受束缚较弱的电子会转移到另一个物体上，于是，原来电中性的物体由于得到电子而带负电，失去电子的物体则带正电． 2．感应起电：当一个带电体靠近导体时，由于电荷间相互吸引或排斥，导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体，使导体靠近带电体的一端带异种电荷，远离带电体的一端带同种电荷，这种现象叫作静电感应．利用静电感应使金属导体带电的过程叫作感应起电． 3．三种起电方式的比较 摩擦起电 感应起电 接触起电 现象 两物体带上等量异种电荷 导体两端出现等量异种电荷 导体带上与带电体同种的电荷 原因 不同物质原子核对电子的束缚能力不同．束缚能力强的得电子，带负电；束缚能力弱的失电子，带正电 电子在电荷间相互作用下发生转移，近端带异种电荷，远端带同种电荷 在电荷间相互作用下，电子从一个物体转移到另一个物体 实质 电荷在物体之间或物体内部的转移 说明 无论哪种起电方式，发生转移的都是电子，正电荷不会发生转移. 4．感应起电的判断方法 (1)当带电体靠近导体时，导体靠近带电体的一端带异种电荷，远离带电体的一端带同种电荷，如图甲． (2)导体接地时，该导体与地球可视为一个导体，而且该导体可视为近端导体，带异种电荷，地球就成为远端导体，带同种电荷，如图乙、丙． (3)用手摸一下导体，再移开手指，相当于先把导体接地，然后再与大地断开． 三、电荷守恒定律和元电荷 1．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． 2．电荷守恒定律的另一表述是：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变． 3．元电荷：最小的电荷量叫作元电荷，用e表示．所有带电体的电荷量或者等于e ，或者是e的整数倍，说明电荷量是不连续的．元电荷e的数值最早是由美国物理学家密立根测得的，e＝1.60×10－19 C. (1)元电荷是最小的电荷量，而不是实物粒子，也不是点电荷，元电荷无正、负之分． (2)虽然质子、电子的电荷量等于元电荷，但不能说质子、电子是元电荷． (3)电子的比荷：电子的电荷量e与电子的质量me之比，叫作电子的比荷． 4．比荷：带电粒子的电荷量与质量的比值． 5．使物体带电的实质不是创造了电荷，而是物体所带的电荷发生了转移，起电的过程就是物体间或物体内部电荷的重新分布． 6．电荷的中和并不是指电荷消失，而是指带等量异种电荷的两物体接触时，经过电子的转移，物体达到电中性的过程． 7．接触起电时电荷量的分配规律（两个完全相同的带电金属球接触时电荷的分配规律） (1)导体接触带电时电荷量的分配与导体的形状、大小有关． (2)当两个完全相同的金属球接触后，电荷将平均分配． ①如果接触前两金属球带同种电荷，电荷量分别为q1和q2，两球接触时，总电荷量平均分配，两球的电荷量都等于. ②如果接触前两金属球带异种电荷，电荷量分别为q1和q2，且q1＞q2，接触时，先中和再将剩余的电荷量(q1－q2)平均分配，两球的电荷量都等于. 四、验电器的原理和使用 1．带电体接触验电器：当带电的物体与验电器上面的金属球接触时，有一部分电荷转移到验电器上，与金属球相连的两个金属箔片带上同种电荷，因相互排斥而张开．如图甲． 2．带电体靠近验电器：当带电体靠近验电器的金属球时，带电体会使验电器的金属球感应出异种电荷，而金属箔片上会感应出同种电荷(感应起电)，两箔片在斥力作用下张开，如图乙． 2　库仑定律 一、电荷之间的作用力 1．探究影响电荷之间相互作用力的因素 (1)实验现象：(如图所示) ①小球带电荷量一定时，距离带电物体越远，丝线偏离竖直方向的角度越小． ②小球处于同一位置时，小球所带的电荷量越大，丝线偏离竖直方向的角度越大． (2)实验结论：电荷之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、库仑的实验 1．库仑扭秤实验是通过悬丝扭转的角度比较静电力F大小的．实验结果发现静电力F与距离r的二次方成反比． 2．库仑在实验中为研究F与q的关系，采用的是用两个完全相同的金属小球接触，电荷量平分的方法，发现F与q1和q2的乘积成正比． 三、库仑定律 1．点电荷：当带电体之间的距离比它们自身的大小大得多，以致带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，带电体可以看作带电的点，叫作点电荷． ①点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想化模型，类似