静电场,电场电荷

第一章静电场

第一节电荷及其守恒定律、库仑定律

一．电荷及电荷守恒定律

1.自然界中存在两种电荷

(1)两种电荷：自然界中只存在两种电荷，即正电荷和负电荷．我们把用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称为正电荷，用正数表示；把用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷称为负电荷，用负数表示.

(2)自由电子和离子：金属中离原子核较远的电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由活动，这种电子叫做自由电子，失去电子的原子便成为带正电的离子，简称正离子；得到电子的原子便成为带负电的离子，称为负离子．

(3)电荷的性质：①同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引；②任何带电体都能吸引轻小物体

注意：感应起电只适用于导体，摩擦起电只适用于绝缘体．因为只有导体的电子才可以自由移动，绝缘体的电子不能自由移动，因此，绝缘体不会发生感应起电．

2．电荷守恒定律

（1）内容：电荷既不能创造，也不能消灭，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，这个结论叫做电荷守恒定律．

（2）电荷量：电荷的多少叫做电荷量，符号：q. 单位：库仑，符号：C. （3）元电荷: 电子所带电荷量是带电体的所带电荷量的最小单元，叫做元电荷，用e表示.所有带电体的电荷量或者等于e，或者等于e的整数倍。元

电荷的具体数值最早是由密立根用油滴实验测得的.通常情况元电荷e 的值可取作：-191610C e .=⨯（即电子）

（4）比荷：带电粒子的电荷量与质量之比称为比荷.

如电子的电荷量e 和电子的质量m e (m e =0.91×10－30 kg)之比，叫电子的比荷.

1117610C kg e

e ./m =⨯=1.76×1011

C/kg ，可作为物理常量使用. 三． 库仑定律

1.真空中两个点电荷之间的相互作用力，跟电荷量的乘积成正比，跟距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上.这种作用力叫做静电力，也叫库仑力.

2.公式：122q q

F k r

=

3.其中，q 1、q 2为两个电荷的电量，r 为两个电荷中心的距离.k 为静电力恒量，它的数值由选取的单位决定，国际单位制中k=9.0×109 N·m 2/C 2.

4.适用条件：真空中的点电荷．点电荷也是一个理想化的模型

5.库仑力是“性质力”：库仑力也叫做静电力

典例

1.（多选）如图所示是一个带正电的验电器，当一个金属球A 靠近验电器上的金属小球B 时，验电器中金属箔片的张角减小，则( )

A 、金属球A 可能不带电

B 、金属球A 一定带正电

C 、金属球A 可能带负电

D 、金属球A 一定带负电

2. 如图所示，一个半径为R 的圆环均匀带电，ab 为一极小的缺口，缺口长为L （L<

第二节 电场强度

一．电场、电场强度 1、电场

（1）产生：电场是在电荷周围存在着的由自由电荷产生的一种传递电荷间相互

作用的特殊物质.

（2）基本性质：对放入其中的电荷（不管是静止的还是运动的）有力的作用，

这种力叫电场力.电场具有能量. 2、试探电荷与场源电荷

（1）试探电荷：用来检验电场是否存在及其强弱分布情况的电荷，也叫检验电

荷.这种电荷必须电量很小、体积很小.

（2）场源电荷：被检验的电场是由电荷Q 激发的，则电荷Q 被称为场源电荷或

源电荷. 3、电场强度 （1）物理意义

电场强度是描述电场强弱及方向的物理量，反映了电场力的特性. （2）定义

在电场中放一个检验电荷，它所受到的电场力跟它所带电量的比值叫做这个位置上的电场强度，简称场强.

定义式：q

F

E = 单位：牛／库（N / C ）

（3）矢量性：场强是矢量。其方向规定为正电荷在该点的受力方向.负电荷受电

场力方向与该点场强方向相反.

（4）方向：正电荷受电场力的方向为该点场强方向, 负电荷受电场力的方向与

该点场强方向相反.可见，在点电荷形成的电场中，在以点电荷为球心的球面上的各点电场强度大小相等，但方向不同.

（1）定义：电场中各点场强的大小相等、方向相同的电场就叫匀强电场. （2）特点：电场线是间隔相等的平行直线.

（3）常见的匀强电场：两等大、正对且带等量异种电荷的平行金属板间的电场

中，除边缘附近外，就是匀强电场.

（4）电场的叠加：如果空间有几个点电荷同时存在，它们的电场就互相叠加，

电场叠加时某点场强的合成遵守矢量运算的平行四边形定则. 6.电场线

1、意义：电场线是形象地描述电场而引入的假想曲线，规定电场线上每点的场

强方向沿该点的切线方向，曲线的疏密表示电场的强弱. 2、电场线的特点

①电场线上每点的切线方向就是该点电场强度的方向 ②电场线的疏密反映电场强度的大小(疏弱密强)

③静电场中电场线始于正电荷（或无穷远），止于无穷远（或负电荷），它不封闭，也不在无电荷处中断

④任意两条电场线不相交也不相切

电场 电场线图样 简要描

述 特点

正点电荷

发散状

越靠近点电荷处，电场线越密，电场强度E 越大

以场源电荷为圆心一定长度为半径的圆周上的各点场强的大小相同，方向不同

负点电荷

会聚状

等量同

号电荷

相斥状

○

1电荷连线中点处电场强度E=0 ○

2电荷连线的中垂线向外场强先变大后变小

○

3连线方向先变小后变大 等量异

号电荷

相吸状

○

1电荷连线上场强先变小后变大 ○

2连线的中垂线向外一直变小 ○3关于中点中心对称位置场强相等

匀强电

场

等距平行线

电场强度处处相等