第一章：静电场第一章：静电场牛顿曾说：“我认为自己不过像在海滩上玩耍的男孩， 不时地寻找比较光滑的卵石或比较漂亮的贝壳，以此为 乐。而我面前，则是一片尚待发现的真理的大海。”是 的，牛顿并没有发现值得我们知道的每一样东西，其中 包括电现象和磁现象其实，人类研究电现象和磁现象的历史比起研究力学的历史要更加丰富多彩，电和磁的世界也比机械运动的世界更加错综复杂。从这章开始，我们将进入更有趣的电和磁的世界1.1 电荷及其守恒定律电荷亦称电，是实物的一种属性人们对电的认 识最初来自摩擦起电现象和自然界的雷电现象例 如，在公元3世纪，我国晋朝张华的博物志中就 有记载：“今人梳头，解着衣，有随梳解结，有光 者，亦有咤声”这是世界上关于摩擦起电引起闪 光和噼啪之声的较早记载古人发现，用毛皮摩擦 过的琥珀能够吸引羽毛、头发等轻小物体随后人 们进一步发现，摩擦后能够吸引轻小物体的现象并 不是琥珀所独有的，像玻璃棒、火漆棒、硬橡胶棒 、硫磺块或水晶块等，用毛皮或丝绸摩擦后也能吸 引轻小物体一、电荷凡是物体有了上述吸引轻小物体的性质，我们就说 它带了电当时因认识水平有限，人们还并不明了电 的本质，认为电是依附在物体上的，因而把它称为电 荷，并把电荷的携带者称为带电体习惯上也常常把 带电的微粒叫电荷例如运动电荷、自由电荷等，这 种名称一直沿用到现在实验证明，自然界中只存在 两种性质的电荷，而且同种电荷互相排斥；异种电荷 互相吸引为了区别两种电荷，历史上由美国富兰克 林首先提出：把用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷 叫负电荷，而把绸子摩擦过的玻璃棒所带的电荷叫正 电荷这种规定完全是人为的，并具有相对性，但国 际上一直沿用到今天一、电荷电荷是一种物质属性1、自然界中有两种电荷（富兰克林命名）（1）正电荷：丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷 （2）负电荷：毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。+_二、使物体带电的方法：电子从一个物体转移 到另一个物体上。得到电子：带负电失去电子：带正电 原子结构图微观解释：1、摩擦起电演示现代科学早已把物质结构的秘密揭开：物质都是由 分子组成而分子由原子组成，原子是由一个带正 电的原子核和一定数目的绕核运动的带负电的电子 组成原子核所带正电量的总数与核外所有电子的 负电量总数是相等的，且正电荷、负电荷分布的中 心（常称电荷中心）重合因而，在通常情况下， 整个原子呈电中性（所谓不带电）当原子因某种 原因（如摩擦、受热、化学变化等），而失去一个 或几个电子时，原子就显为“带正电”，获得额外电 子时，就显为“带负电”所以，实质上物体的带电 过程就是电子的得失过程比如用丝绸摩擦过的玻 璃棒所带的正电荷，实质上就是由于两者摩擦，组 成玻璃棒的原子上的若干电子转移到丝绸上，使玻 璃棒失去电子带正电，而丝绸得到电子带负电 + +摩擦起电（2）感应起电：利用静电感应使物体带 电，叫做感应起电 二、使物体带电的方法：2、感应起电静电计(指针式验电器)验电器金属球金属杆金属箔现象解释：把带电球C移近金属导体A和B时，导 体上的自由电子被吸引过来，因此导体A和B带 上了等量的异种电荷感应起电没有创造电荷， 而是使物体中的正负电荷分开，将电荷从物体的 一部分转移到另一部分 2、感应起电二、使物体带电的方法：（1）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（2）感应起电：利用静电感应使物体 带电，叫做感应起电 规律：近端感应异种电荷，远端感应同种电荷（近异） （远同）3、接触起电（2）微观解释：电荷从一个物体 转移到另一个物体二、使物体带电的方法：（1）定义： 一个不带电的导体与一 个带电的导体接触后分开，使不带电 的导体带上电荷的现象两个完全相同的带电导体（金属球）,接触后再分开, 二者将原来所带电量的总和平均分配。二、使物体带电的方法： （3）接触起电电荷分配原则：接触后再分开+Q接触后再分开+Q-3Q-Q-Q （1）两个带有同种电荷的导体，接触后 再分开,二者将原来所带电量的总和平均分 配（2） 两个带有异种电荷的导体，接触后 先发生正负电荷的中和，然后剩下的电荷 平均分配(先中和，再均分)二、使物体带电的方法：（3）接触起电电荷分配原则（两个完全相同的带电导体（金属球）通过刚才对三种起电方式本质的分析，思考 满足共同的规律是什么？由此我们可以得出的结论是什么？无论是哪种起电方式,其本质使微观带电粒子在物 体之间或物体内部转移，并不是创造电荷.电荷守恒定律1、起电的本质无论是哪种起电方式,其本质都是 将正、负电荷分开,使电荷发生转移， 并不是创造电荷.三、电荷守恒定律：2、电荷守恒定律（物理学的基本定律之一 ）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。三、几个概念：1、电荷量： 2、元电荷 3、比荷 电荷的多少叫做电荷量符号：Q或q 单位：库仑 符号：C 电子所带的电荷量，用e表示， e=1.6010-19C 注意：所有带电体的电荷量或者等于e，或者等于e的 整数倍。电荷量是不能连续变化的物理量。最早由美 国物理学家密立根测得。电荷的电荷量q与其质量m的比值q/m，符号： q/m总结：一、电荷 1、自然界中有两种电荷（富兰克林命名）（1）正电荷 （2）负电荷2.使物体带电的方法 ：摩擦起电接触带电感应起电 二、电荷守恒定律元电荷三、几个概念电荷量 比荷 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、1.6010-19C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 例2：有A、B、C三个塑料小球，A和B，B和C ，C和A间都是相互吸引的，如果A带正电，则 ：AB、C球均带负电BB球带负电，C球带正电CB、C球中必有一个带负电，而另一个 不带电DB、C球都不带电答案：C例：有三个完全一样的绝缘金属球，A球带的电 荷量为q，B、C均不带电。现要使B球带的电 荷量为3q/8，应该怎么办？