1.1 电荷 库仑定律一、电荷 电荷守恒自然界存在的两种电荷：正电荷和负电荷；同种电荷相互排斥，异种电荷 相互吸引；电荷的多少叫做电荷量；丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷正电荷，毛皮摩擦 过的橡胶棒带负电荷负电荷。1.摩擦起电的实质不是创造了电荷，而是电子转移电子转移。使物体中的正负电荷分开，并使电子从 一个物体转移到另一个物体。2.感应起电的实质是使物体中的正负电荷分开，电荷从物体的一部分转移到另一部分。 分析：根据同种电荷互相排斥，异种电荷相互吸引，我们也可以知道 A 带 正电，B 带负电，实验发现 A、B 所带电量相等。因为重新接触后，A、B 又不 带电了。 结论：把电荷移近不带电的导体，可以使导体带电，这种现象叫做静电感应。结论：把电荷移近不带电的导体，可以使导体带电，这种现象叫做静电感应。3.比较摩擦起电和静电感应的区别分析：不同点：摩擦起电是电子从一个物体转移到另一个物体 感应起电是电子从物体的一部分转移到另一部分。 共同点：都使物体带等量的异种电荷。 结论：电荷守恒定律（可转移但电量不变）上述起电的中和过程；物质（电子）结论：电荷守恒定律（可转移但电量不变）上述起电的中和过程；物质（电子） 不灭。不灭。 。二、元电荷元电荷是电荷量最小的单位，即一个电子或一个质子所带的电量 元电荷量： e1.610-19C 任何一个物体所带电量只能是它的整数倍；1 库6.251018个电子 电子的电荷量和电子质量 m 的比叫荷质比：kgCmee/1076. 11091. 0106 . 111 3019 三、库仑定律1.库仑定律 FkQ1Q2/r2 条件条件：真空，点电荷静电力：静电力：两个带电体之间的作用力通常叫做静电力或库仑力（遵守牛顿第 三定律）2.点电荷只关心电荷的电量，不考虑带电体的体积大小类似质点（理想模型）静电力恒量 k9109牛米2/库24.适用条件单位单位：国际单位制 电荷量：电荷量：计算时取绝对值，、用来判断方向 相互性：相互性：作用力和反作用力 适用性：适用性：真空中、点电荷、静静止电荷间、静静止和运动电荷间1.2 电场1、电场1.定义：电荷的周围存在一种特殊的物质，叫做电场。2.基本性质：对放入其中的电荷有电场力的作用。3.说明：场的概念的建立，是人类对客观世界认识的一个重要进展。现在，人们已经认识到，实物和场是物质存在的两种不同形式，虽然我们看不见电场和 磁场，但它们是客观存在客观存在的物质。2、电场强度1.定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力 F 跟它的电荷量 q 的比值，叫做该点的电场强度，简称场强。2.公式：E=F/q 单位：牛每库，符号是 N/C。3.物理意义：物理意义：描述电场力的性质。4.性质：大小决定因素：大小决定因素：由电场本身决定，与 q、F 无关。方向：方向：规定正电荷正电荷所受的电场力的方向为电场强度的方向5.说明：用比值定义物理量，在物理学中，常常用比值定义一个物理量，用来表示研究对象的某种性质。用比值定义的物理量只与比值有关，而与比值中的 两物理量无关。3、电场力1.公式：FqE2.性质：正电荷的电场力方向与场强方向相同，负电荷的电场力方向与场强方向相反。4、电场线1.定义：在电场中画出一些曲线，使曲线上每一点的切线方向切线方向都跟该点的电场强度方向一致，这样的曲线就叫做电场线。2.作用：切线方向表示 E 的方向；曲线的疏密表示 E 的大小3.几种常见电场中电场线的分布情况 正、负点电荷的电场中电场线的分布：正、负点电荷的电场中电场线的分布： a、离点电荷越近，电场线越密，场强越大 b、以点电荷为球心作个球面，电场线处处与球面垂直，在此球面上场强大小处 处相等，方向不同。 等量异种点电荷形成的电场中的电场线分布等量异种点电荷形成的电场中的电场线分布 a、沿点电荷的连线，场强先变小后变大 b、两点电荷连线中垂面（中垂线）上，场强方向均相同，且总与中垂面（中垂 线）垂直 c、在中垂面（中垂线）上，与两点电荷连线的中点 0 等距离各点场强相等。 等量同种点电荷形成的电场中电场中电场线分布情况等量同种点电荷形成的电场中电场中电场线分布情况 a、两点电荷连线中点 O 处场强为 0 b、两点电荷连线中点附近的电场线非常稀疏，但场强并不为 0 c、两点电荷连线的中点到无限远电场线先变密后变疏4.电场线特点 电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷； 电场线在电场中不相交；不中断 在同一幅图中，电场强度较大的地方电场线较密，电场强度较小的地方电场线较疏，可以用电场线的疏密来表示电场强度的相对大小。5.匀强电场 定义：定义：电场强度大小和方向都相同的电场。 电场线特点：电场线特点：匀强电场是大小和方向都相同的电场，故匀强电场的电场线是 平行等距的直线 说明：说明：平行但间距不均匀的电场是不存在的1.3 生活中的静电现象一、放电现象在干燥天气的黑夜里脱去化纤衣服时会看到火花、听到僻啪声实验室中感 应起电机的两个导电杆之间也能发生火花放电很多房屋顶上装有避雷针是为 了进行接地放电运输汽油等易燃易爆物品的车辆总有一条铁链拖着，这样可 以把电荷引入大地，避免放电时产生的火花引起爆炸飞机轮胎用导电像胶制 成，可以避免着陆时机身积累电荷)二、雷电和避雷说明：说明：云层之间或云层与地面之间发生强烈放电时，能产生耀眼的闪光和 巨响，这就是闪电和雷鸣。闪电的电流可以高达几十万安培，会使建筑物严重 损坏。 说明：说明：雷电对人类生活也会产生益处，有哪些益处呢？（闪电产生的高 温促使空气中的氧和氮化合成氮氧化物，随雨水降至地面，成为天然的氮肥 闪电产生的臭氧留在大气层中，能保护地球上的生物免遭紫外线的伤害）说明说明：导体尖锐部位的电荷特别密集尖端附近的电场就特别强会放出 电荷，这种现象我们称之为尖端放电尖端放电三、静电的应用和防止。说明：说明：静电在工业和生活中有很重要的用途，有时又会带来很多麻烦，需 要防止人们应用静电的例子人们应用静电的例子（静电除尘静电喷漆复印）人们防止静电的例子人们防止静电的例子(实验室中感应起电机的两个导电杆之间也能发生 火花放电很多房屋顶上装有避雷针是为了进行接地放电运输汽油等易燃易 爆物品的车辆总有一条铁链拖着，这样可以把电荷引入大地，避免放电时产生 的火花引起爆炸飞机轮胎用导电像胶制成，可以避免着陆时机身积累电荷)1.41.4电容器一、电容器1、作用：电容器就是容纳电荷的容器。 2、构造：由两个相互靠近、彼此绝缘的导体组成这两个导体称为电容器的 两极中间彼此绝缘的物质叫电介质（空气也是电介质）二、电容二、电容1、 电容的物理意义：电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量来源:学 2、 定义：电容器所带的电量 Q 与电容器两极板间的电势差 U 的比值，叫做电 容器的电容。3、公式： 单位：法拉（F）还有微法（F）和皮法（pF） 1F=10-UQc 6F=10-12pF注意：注意：是由电容器本身的性质（由导体大小、形状、相对位置及电介质）决定 的,与电容器是不是带电无关。类比 电阻、电场强度、电势差的定义电容是描述电容器存储电荷本领的物理量，与电容是描述电容器存储电荷本领的物理量，与 U 和和 Q 都没有关系，只与电容器都没有关系，只与电容器 本身的构造有关。本身的构造有关。三、影响平行板电容器电容大小的因素电容的决定因素：内部结构，电容的决定因素：内部结构，猜想（S , d ，两极板间的电介质 ） 研究方法：控制变量法研究方法：控制变量法 1、实验： 实验装置分析： 静电计可以用来测量电势差.把它与电容器的 两极板相连,从指针的偏转角度可以量出两个极板之 间的电势差 U.2、平行板电容器电容的决定式、平行板电容器电容的决定式： 其中， （1）k 静电力常量 （2）d 板间距离（3）S 两极板正对面积 （4） 介电常数（描述两导体间绝缘 介质特性）四、电容器性能的主要指标:1、电容量 2、耐压能力小结：小结：电容器由两片导体为极板，中间隔以电介质构成。电容 C 是描述电容器容纳电荷本领的物理量。kdSC 4定义式定义式 适用于任何电容器，C 与 Q，U 无关UQC 决定式决定式 只适用于平行板电容器，反映 C 的决定因素1.5 电源和电流一、电源：先分析课本图 2.1-1 说明该装置只能产生瞬间电流（从电势差入手） 【问题】如何使电路中有持续电流？ 类比：（把电源的作用与抽水机进行类比）如图 21，水池 A、B 的水面有一 定的高度差，若在 A、B 之间用一细管连起来，则水在重力的作用下定向运动， 从水池 A 运动到水池 B。A、 B 之间的高度差 很快消失，在这种情况下，水管中只可能有一 个瞬时水流。图 2-1 提问：怎拦才能使水管中有源源不断的电流呢? 回答：可在 A、B 之间连接一台抽水机，将水池 B 中的水抽到水池 A 中，这样 可保持 A、B 之间的高度差，从而使水管中有源源不断的水流。 归纳：归纳： 电源就是把自由电子从正极搬迁到负极的装置。 （从能量的角度看，电 源是一种能够不断地把其他形式的能量转变为电能的装置）种类有干电池、蓄 电池、发电机等。二、恒定电场：结合课本图 2.1-4 分析导线中的电场的分布情况。导线中的电场是两部分电荷分布共同作用产生的结果，其一是电源正、负 极产生的电场，可将该电场分解为两个方向：沿导线方向的分量使自由电子沿 导线作定向移动，形成电流；垂直于导线方向的分量使自由电子向导线某一侧 聚集，从而使导线的两侧出现正、负净电荷分布。其二是这些电荷分布产生附 加电场，该电场将削弱电源两极产生的垂直导线方向的电场，直到使导线中该kdSC 4A 池B 池R抽水 机MNE0FnFtMNE0MNEEE0EF方向合场强为零，而达到动态平衡状态。此时导线内的电场线保持与导线平行， 自由电子只存在定向移动。因为电荷的分布是稳定的，故称恒定电场。 恒定电场：恒定电场：由稳定分布的电荷所产生的稳定电场称恒定电场。 说明： （1）由于在恒定电场中，任何位置的电场强度都不随时间变化，所以它的基本 性质与静电场相同。 （2）在静电场中所讲的电势、电势差、及其与电场强度的关系等等，在恒定电 场中同样适用。三、电流（标量）1. 电流的形成概念：电荷的定向移动形成电流。2. 形成电流的必要条件： 要有能自由移动的电荷-自由电荷 在导体中存在着大量的能自由移动的电荷。如金属导体中的自由电子、电解 液中的正负离子等。通常按物质电性能不同分为导体、半导体、绝缘体，其本 质区别是它们单位体积内含有自由电荷的多少以及是否含有可自由移动的电荷。 导体两端必须有电压 自由电荷只有定向移动才能形成电流，要使自由电荷定向移动，需给自由电 荷施加驱使它做定向移动的作用力，这个作用力可以由电场施加。将导体的两 端加上一定的电压（通过电源实现） ，导体中的自由电荷在电场力的作用下定向 移动，形成电流，所以形成电流还应满足导体两端存在电压。3.电流的方向：规定为正电荷定向移动的方向。是人为规定的，和负电荷定向移动的方向相反。在外电路中，在外电路中，电流由高电势 流向低电势；在内电路中，在内电路中，电流由低电势流向高电势。4. 电流的强弱的描述定义：通过导体横截面的电量跟通过这些电量所用的时间的比值。它是描述 电流的强弱的物理量，用 I 来表示。定义式： tqI 电流的微观表示：取一段粗细均匀的导体，两端加一定的电压，设导体中的自由电子沿导体定 向移动的速率为 v。设想在导体中取两个横截面 B 和 C，横截面积为 S，导体 中每单位体积中的自由电荷数为 n，每个自由电荷带的电量为 q，则 t 时间内通AB过横截面 C 的电量 Q 是多少？电流 I 为多少？归纳归纳：Q=nV=nvtSq I=Q/t=nvq