电荷相互作用

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电荷间相互作用能

电荷间相互作用能

点电荷间的相互作用能
1.2 三个点电荷
依次把q 依次把 1 、q2、 q3从无限远移至所在的位置。 、 从无限远移至所在的位置。 移至A点 把q1 移至 点,外力做功 再把q 移至B点 再把 2 移至 点,外力做功 最后把q 移至C点 最后把 3 移至 点,外力做功
A1 = 0
A2 = q2
C q3 r23 r13 A B r12 q1 q2
V1是q2和q3在q1 所在处产生的电势,余类推。 所在处产生的电势,余类推。
点电荷间的相互作用能
1.3 多个点电荷
推广至由n个点电荷组成的系统, 推广至由 个点电荷组成的系统,其相互作用能 个点电荷组成的系统 电势能) (电势能)为
1 n W = ∑ qiVi 2 i =1
Vi是除 i外的其它所有电荷在 i 所在处产生的电势。 是除q 外的其它所有电荷在q 所在处产生的电势。
静电场的能量
( 3) 铜板未抽出时 , 电容器被充电到 ) 铜板未抽出时, 电容器被充电到U=300V, 此 , 时所带电荷量Q=C’ U,电容器中所储静电能为 时所带电荷量 ,
1 Q W′= ′ 2 C1
2
当电容器与电源切断后再抽出铜板, 当电容器与电源切断后再抽出铜板,电容器所储的静 电能增为 1 Q2 W = 2 C 能量的增量W-W’ 应等于外力所需作的功,即 应等于外力所需作的功, 能量的增量
0 . 34 e 2 = ε 0d
结果与解一相同. 结果与解一相同
静电场的能量
求半径为R 带电量为Q 的均匀带电球的静电能。 例9-9 求半径为 带电量为 的均匀带电球的静电能。 解一: 解一:计算定域在电场中的能量
Q r E= , (r<R ) 3 4εR π0

1电荷间相互作用规律

1电荷间相互作用规律

第二节 探究静电力 【例题3】甲、乙、丙为三个完全相同的金属小球 其中只 例题3 丙为三个完全相同的金属小球, 有一个带电, 如果让甲球分别依次与乙球、丙球接触后,再 有一个带电 如果让甲球分别依次与乙球、丙球接触后 再 把甲、丙球放在相距 处 它们的库仑力为F; 把甲、丙球放在相距R处, 它们的库仑力为 ;若让丙球分 别依次跟乙球、甲球接触后 再把甲、丙球放在相距R处 别依次跟乙球、甲球接触后, 再把甲、丙球放在相距 处, 它 们间的库仑力为4F, 则可知原来带电的球是: 则可知原来带电的球是: 们间的库仑力为 A.甲球 甲球 【答案】A 答案】 B.乙球 乙球 C.丙球 丙球 D.无法判断 无法判断
真空中的库仑定律
• 1.内容 真空中的两个点电荷间的作 内容:真空中的两个点电荷间的作 内容 用力跟它们的电量的乘积成正比,跟 用力跟它们的电量的乘积成正比 跟 它们之间的距离的平方成反比,作用 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. 力的方向在它们的连线上 F=KQ1Q2/r2 • 2.公式 公式: . 公式 • 3.理解 只适合用于真空中点电荷 理解:只适合用于真空中点电荷 理解 只适合用于真空中点电荷. 求出的静电力是相互作用力. 求出的静电力是相互作用力 计算时先代入电量的绝对值, 计算时先代入电量的绝对值 然后再根据电性来判断是引力还是 斥力. 斥力
3 答案】 AB同性 斥力。 同性, 【答案】①若AB同性,斥力。 F 8 AB异性 引力。 异性, ②若AB异性,引力。 1 F
8
例:氢原子由一个质子和一个电子组成。根据经典 模型,电子绕核做圆周运动,轨道半径让是 5.3×10-11m。已知质子的质量mp为1.7 ×10-27kg,电 子的质量me为9.1 ×10-31kg,万有引力常量G为 6.7 ×10-11N.m2/kg2。求:

电荷间的相互作用规律

电荷间的相互作用规律

电荷间的相互作用规律
库伦力是指两个电荷之间的静电相互作用力。

根据库伦定律,两个电
荷之间的库伦力与它们的电量大小成正比,与它们之间的距离平方成反比。

具体表达式为F=k*q1*q2/r^2,其中F表示两个电荷之间的力,k是一个
常数,q1和q2分别是两个电荷的电量,r是两个电荷之间的距离。

根据
库伦定律,同种电荷之间的相互作用力为斥力,异种电荷之间的相互作用
力为引力。

在空间中存在电场,电荷在电场中会受到电场力的作用。

电场力是指
电荷在电场中感受到的力。

根据库伦定律,电场力与电荷的电量大小成正比,与电场强度成正比。

具体表达式为F=q*E,其中F表示电荷在电场中
受到的力,q是电荷的电量,E是电场的强度。

1.库伦力是电荷间的相互作用力,与电荷的电量大小成正比,与电荷
间距离的平方成反比。

同种电荷之间的相互作用力为斥力,异种电荷之间
的相互作用力为引力。

2.电场力是电荷在电场中受到的力,与电荷的电量大小成正比,与电
场强度成正比。

3.电荷间的相互作用力是一个矢量,具有方向性。

同种电荷之间的相
互作用力的方向是两个电荷连线的方向,异种电荷之间的相互作用力的方
向是从正电荷指向负电荷。

4.如果在空间中存在多个电荷,它们之间的相互作用力可以通过叠加
原理来计算。

即每个电荷受到的作用力等于其他每个电荷对它的作用力的
矢量和。

除了库伦力和电场力之外,电荷间还存在其他相互作用规律,如磁场力、引力等。

这些相互作用规律在不同的物理问题中发挥着重要作用,进一步丰富了我们对电荷间相互作用的认识。

电荷间的相互作用

电荷间的相互作用

电荷间的相互作用
自然界中存在两种电荷:正电荷和负电荷。

它们的相互作用是:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。

电荷,为物体或构成物体的质点所带的具有正电或负电的粒子,带正电的粒子叫正电荷(表示符号为“+”),带负电的粒子叫负电荷(表示符号为“﹣”)。

在电磁学里,电荷是物质的一种物理性质。

称带有电荷的物质为“带电物质”。

两个带电物质之间会互相施加作用力于对方,也会感受到对方施加的作用力,所涉及的作用力遵守库仑定律。

电荷分为两种,“正电荷”与“负电荷”。

带有正电荷的物质称为“带正电”;带有负电荷的物质称为“带负电”。

假若两个物质都带有正电或都带有负电,则称这两个物质“同电性”,否则称这两个物质“异电性”。

两个同电性物质会相互感受到对方施加的排斥力;两个异电性物质会相互感受到对方施加的吸引力。

同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引。

电荷是许多次原子粒子所拥有的一种基本守恒性质。

称带有电荷的粒子为“带电粒子”。

电荷决定了带电粒子在电磁方面的物理行为。

静止的带电粒子会产生电场,移动中的带电粒子会产生电磁场,带电粒子也会被电磁场所影响。

一个带电粒子与电磁场之间的相互作用称为电磁力或电磁相互作用。

这是四种基本相互作用中的一种。

静电力问题解析理解电荷间的相互作用

静电力问题解析理解电荷间的相互作用

静电力问题解析理解电荷间的相互作用静电力问题解析:理解电荷间的相互作用静电力是一种重要的电磁力,它存在于带电物体之间的相互作用中。

要理解静电力以及电荷间的相互作用,我们首先需要了解电荷的基本概念和性质。

本文将通过解析静电力问题,探索电荷间的相互作用原理。

一、电荷:基本概念和性质电荷是物质的一种性质,它可以使物体带上正电荷或负电荷。

同性电荷相互排斥,异性电荷相互吸引。

电荷具有守恒性,即一个系统总的电荷量不变。

电荷的单位是库仑(C)。

二、库仑定律:电荷间的相互作用库仑定律描述了两个电荷之间的相互作用力。

它可以用数学公式表示为:\[ F = k\frac{{|q_1 \cdot q_2|}}{{r^2}} \]其中,F表示电荷之间的静电力,k是库仑常数(通常取\(8.99\times 10^9 N \cdot m^2/C^2\)),\(q_1\)和\(q_2\)是两个电荷的量,r是它们之间的距离。

根据库仑定律,当两个电荷量相同时,它们之间的静电力与它们的距离的平方成反比;当两个电荷量不同时,静电力与它们的乘积成正比。

三、电场:电荷周围的力场电场是描述电荷周围的力场。

它可以用数学公式表示为:\[ E = \frac{F}{q} \]其中,E表示电场强度,F表示电荷所受的力,q表示电荷量。

电场强度的方向是电力作用力的方向,大小与这个力的大小成正比。

四、静电感应:电荷的分布和移动当一个带电物体靠近另一个物体时,它们之间会发生电荷的重新分布和移动,这就是静电感应。

静电感应可以导致物体的带电状态发生变化,以减少带电物体之间的静电力。

通过静电感应,一个物体可以获得和失去电荷,使得整个系统中的净电荷保持不变。

这种现象常见于我们日常生活中的静电现象。

五、超导体和绝缘体:电荷分布的影响超导体是一种能够完全导电的材料,其中的自由电子可以在其内部自由移动,使得超导体内部的电荷分布均匀。

由于超导体内部的电荷可以自由移动,所以超导体中的静电力几乎为零。

电荷间的相互作用

电荷间的相互作用

电荷间的相互作用电荷间的相互作用是指两个或多个带电体之间的相互作用力。

这种相互作用力是由于电荷的存在而产生的,它是电磁相互作用力的一种表现。

电荷间的相互作用具有引力和斥力两种情况,其大小与电荷的大小和距离有关。

本文将对电荷间的相互作用进行详细介绍。

首先,根据库仑定律,两个电荷间的相互作用力与它们之间的距离的平方成反比,与电荷的大小成正比。

具体而言,当两个电荷之间的距离趋近于无限大时,它们之间的相互作用力趋近于零;当它们之间的距离趋近于零时,相互作用力趋近于无穷大。

其次,根据电荷的性质,相同电荷之间的相互作用力为斥力,不同电荷之间的相互作用力为引力。

斥力使同种电荷的物体相互排斥,引力使不同电荷的物体相互吸引。

在研究电荷间的相互作用时,有一个重要的概念是电场。

电场是由电荷产生的一个区域,在这个区域内,电荷会受到电场力的作用。

电场力是电荷在电场中受到的力,它是由电荷对周围空间的影响所产生的。

电荷间的相互作用可以通过电场力来描述。

当一个电荷放置在电场中时,它将受到电场力的作用。

电场力的大小与电荷的大小成正比,与电场的强度成正比。

电场的强度是由电荷造成的电场所带来的单位面积上的力,它与电荷在单位面积上的分布有关。

对于一对电荷,其相互作用可以通过它们产生的电场相互作用来描述。

当一个电荷放置在另一个电荷的电场中时,它将受到电场力的作用。

这个电场力可以通过库仑定律来计算。

库仑定律给出了两个点电荷之间的相互作用力与它们之间的距离和电荷大小的关系。

除了库仑定律之外,还有其他一些用来描述电荷间相互作用的定律和规律。

例如,静电感应是指当一个带电体靠近一个不带电体时,它会使不带电体上的电荷发生移动,从而使不带电体也带上一定的电荷。

这是电荷间相互作用的一种表现。

此外,电荷间相互作用还涉及到电磁波的产生与传播。

当电荷发生加速运动时,它会产生电磁辐射,这是电荷间相互作用的一种形式。

这种辐射以电磁波的形式传播,包括了可见光、无线电波、X射线和γ射线等。

电荷间的相互作用

放大思想 转化思想 均分思想 模型思想
限定: 真空中
点 电 荷理想模型
忽略带电体的大小
L R
类比: 万有引力定律
实际带电体的大小远小于它们之间的距离时,以致带电体的形状和大小对相互作用的影响可以忽略不计时,可近似看作点电荷.
一. 电荷之间的相互作用力
定性研究
影响电荷相互作用的因素
实验表明:电荷之间的作用力 1随电荷量的增大而增大 2随距离的增大而减少
实验表明:电荷之间的作用力 1随电荷量的增大而增大 2随距离的增大而减少
实验表明:电荷之间的作用力 1随电荷量的增大而增大 2随距离的增大而减少
实验表明:电荷之间的作用力 1随电荷量的增大而增大 2随距离的增大而减少
因为电荷均匀分布,所以可知小圆孔带电量为 假设不挖去小孔,则电荷受力平衡,合外力为零,现在挖去小孔,则点电荷受力大小,根据库仑定律可得, 方向由球心指向小孔中心 由球心指向小孔中心
6q
-3q
2q
万有引力公式和库仑定律公式在表面上很相似,表述的都是力,这是相同之处;它们的实质区别是:首先万有引力公式计算出的力只能是相互吸引的力,绝没有相排斥的力.其次,由计算结果看出,电子和质子间的万有引力比它们之间的静电引力小的很多,因此在研究微观带电粒子间的相互作用时,主要考虑静电力,万有引力虽然存在,但相比之下非常小,所以可忽略不计
1、影响两电荷之间相互作用力的因素:1.距离.2.电量.
2、库仑定律 内容表述:力的大小跟两个点电荷的电荷量的乘积成正比 ,跟它们的距离的二次方成反比.作用力的方向在两个点电荷的连线上 公式:
静电力常量k = 9.0×109N·m2/C2 适用条件:真空中,点电荷——理想化模型
课堂小结

电荷间的相互作用

一、电荷间的相互作用1.用绸子摩擦过的玻璃棒所带的电荷是正电荷;用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷是负电荷.电荷之间有相互作用,同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引.2.物体所带电荷的多少叫做电荷量,单位是C,库,1uC=10-6C3.点电荷:如果带电体间的距离比它们的大小大得多,以致带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时,这样的带电体就可以看成带有电荷的点,是点电荷.点电荷是一种理想化的模型.4.库仑定律法国物理学家库仑(1736~1806),用精确的实验研究了静止的点电荷间的相互作用力,于1785年发现了后来用他的名字命名的定律.实验:1.增大丝线下端带电小球的电量,在同一个位置,小球受到的电力也增大.所以,电荷之间的作用力随着电量的增大而增大.2.小球受到电力的大小,可以通过丝线对竖直方向的偏角大小显示出来.实验表明,带电小球在P1、P2、P3各点受到的电力依次减小.所以,电荷之间的作用力随着距离的增大而减小.结论:库仑实验的结果是:在真空中两个点电荷间的作用力跟它们的电量的乘积成正比,跟它们间的距离的平方成反比,作用力的方向在它们的连线上.这就是库仑定律.电荷间的这种作用力叫做静电力,又叫做库仑力.如果用Q1、Q2表示两个点电荷的电量,用r表示它们间的距离,用F表示它们间的静电力,库仑定律就可以写成下面的公式:式中k是比例常量,叫做静电力常量.在国际单位制中,电量的单位就是我们在初中学过的库仑,简称库,符号是C.如果上面公式中的物理量都用国际单位制的单位,即力的单位用牛,距离的单位用米,电量的单位用库,由实验得出k=9.0×109N·m2/C2.元电荷我们知道,电子带有最小的负电荷,质子带有最小的正电荷,它们的电量的绝对值相等.一个电子的电量e=-1.60×10-19C.所有的实验还指出,任何带电的粒子,所带电量或者等于电子或质子的电量,或者是它们的电量的整数倍①.因此,人们自① 60年代以来,在高能物理的研究中提出了一个设想,认为质子、中子等粒子是由更基本的层子(或夸克)组成的,层子所带电量是元电荷的1/3或2/3.但是,人们一直还没有在实验中观察到层子.然地把1.60×10-19库叫做元电荷.科学家在研究原子、原子核以及基本粒子中,为了方便,常常用元电荷作为电量的单位.例题:在真空中有两个相距0.3m的点电荷,带的电量分别是+1×10-8C和-2×10-8C.求两个电荷间的静电力.在题目中,用“+”“-”号来表示电荷的正负.但是在应用库仑定律求电荷间的相互作用力的大小时,只用它们的绝对值进行计算就可以了.由于两个电荷是异种的,所以它们间的静电力是引力.。

正负电荷和电磁相互作用

正负电荷和电磁相互作用电荷是物质的一种基本属性,可以分为正电荷和负电荷。

正负电荷之间的相互作用是电磁相互作用的一种表现,是自然界中普遍存在的现象。

正负电荷之间的相互作用是由电场和磁场共同作用而产生的,这种相互作用在物理学和工程技术中有着广泛的应用。

本文将从正负电荷的性质、电场和磁场的基本概念以及正负电荷之间的相互作用等方面进行探讨。

一、正负电荷的性质正电荷和负电荷是物质中基本的电荷形式,它们之间存在着相互吸引或排斥的作用。

正电荷通常表示为“+”,负电荷通常表示为“-”。

正电荷和负电荷之间的相互作用是电磁相互作用的基础,也是物质世界中许多现象的根源。

正电荷和负电荷的性质如下:1. 正电荷和正电荷之间、负电荷和负电荷之间之间存在斥力,即它们之间相互排斥;2. 正电荷和负电荷之间存在吸引力,即它们之间相互吸引;3. 正电荷和负电荷之间的相互作用力遵循库仑定律,即两个点电荷之间的相互作用力与它们之间的距离成平方反比,与它们的电荷量的乘积成正比。

二、电场和磁场的基本概念电场和磁场是描述电荷和电流相互作用的物理场。

电场是由电荷产生的一种物理场,它可以对其他电荷施加力。

磁场是由电流产生的一种物理场,它可以对其他电流或磁矢量施加力。

电场和磁场的基本概念如下:1. 电场:电场是描述电荷之间相互作用的物理场,它是一个向量场,可以用电场强度来描述。

电场强度的方向是电荷所受力的方向,大小与电荷量和距离的平方成反比。

2. 磁场:磁场是描述电流和磁矢量之间相互作用的物理场,它是一个矢量场,可以用磁感应强度来描述。

磁感应强度的方向是磁场线的方向,大小与电流强度和距离成正比。

三、正负电荷之间的相互作用正负电荷之间的相互作用是由电场和磁场共同作用而产生的。

当正电荷和负电荷之间存在时,它们会相互吸引;当正电荷和正电荷之间、负电荷和负电荷之间存在时,它们会相互排斥。

这种相互作用是由库仑定律描述的,即两个点电荷之间的相互作用力与它们之间的距离的平方成反比,与它们的电荷量的乘积成正比。

1.2 探究电荷相互作用规律


工具
第1章 电荷的相互作用 章
栏目导引
工具
第1章 电荷的相互作用 章
栏目导引
电荷间相互作用力的大小跟什么有关
提出问题 电荷间相互作用力的大小跟什么因素有关 两电荷间距离 猜想与假 1.两电荷间距离 2.两电荷电荷量 两电荷电荷量 设 1.按课本 11图1-8装置,保持电荷量不变,改变 球的 按课本P 装置, 按课本 - 装置 保持电荷量不变,改变A球的 位置;位置不同,偏角不同,且距离越近,偏角越大, 位置;位置不同,偏角不同,且距离越近,偏角越大, 说明小球所受电力越大,即两球距离越小, 进行实验 说明小球所受电力越大,即两球距离越小,电荷间相 与收集证 互作用力越大 2.A球放在同一位置,增大或减小其所带电量.带电量 球放在同一位置, 据 球放在同一位置 增大或减小其所带电量. 越大,偏角越大,说明小球所受电力越大, 越大,偏角越大,说明小球所受电力越大,即带电量 越大, 越大,电荷间相互作用力越大 与电荷间相互作用力有关的因素: 与电荷间相互作用力有关的因素: 分析与结 1.两电荷间距离:距离越近,电荷间相互作用力越大 两电荷间距离: 两电荷间距离 距离越近, 论 2.两电荷电荷量:电荷量越大,电荷间相互作用力越大 两电荷电荷量: 两电荷电荷量 电荷量越大,
m2 Q2 A.F 引=G 2 ,F 库=k 2 . l l m2 Q2 B.F 引≠G 2 ,F 库≠k 2 . l l m2 Q2 C.F 引≠G 2 ,F 库=k 2 . l l m2 Q2 D.F 引=G 2 ,F 库≠k 2 . l l
工具
第1章 电荷的相互作用 章
)
栏目导引
解析】 均匀的导体带电球壳可以看成是质点, 【解析】 均匀的导体带电球壳可以看成是质点,但不 能看成是点电荷.由于 a、b 两球所带异种电荷相互吸引, 能看成是点电荷. 、 两球所带异种电荷相互吸引, 使它们各自的电荷分布不均匀, 即相互靠近的一侧电荷分布 使它们各自的电荷分布不均匀, 较密集, 较密集,又 l=3r,不满足 l≫r 的要求,故不能将带电球壳 = , ≫ 的要求, Q2 看成点电荷,所以不能应用库仑定律, 看成点电荷,所以不能应用库仑定律,故 F 库≠k 2 . l 万有引力定律适用于两个可看成质点的物体, 万有引力定律适用于两个可看成质点的物体, 点的物体 虽然不满 足 l≫r,但由于其壳层的厚度和质量分布均匀,两球壳可看 ≫ ,但由于其壳层的厚度和质量分布均匀, 做质量集中于球心的质点,可以应用万有引力定律, 做质量集中于球心的质点,可以应用万有引力定律,故 F m2 =G 2 . l
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1、库仑是如何解决微小力的大小测量?
利用库仑扭秤将F转化为转过的角度
2、库仑通过什么方法来比较电荷量的大小?
利用电荷均分原理,实现了电荷电量的倍数变化
3、库仑通过什么方法确定了电荷间的距离?
引出-------点电荷模型
扭丝
小球B
O C
A
带电小球
原理图
有四个相同的小球,让其中一个小球带电,
再分别与另外三个小球依次接触后分开,那么,
困难一:两带电体间的作用力太小, 无法直接或精确测量。 困难二:因电荷量的单位没有确定, 且没有测量电荷量的仪器,无法比较 电荷量的大小。 困难三:带电体上的电荷分布不清楚 , 难以确定电荷之间的距离。
我有办法!
库仑在1736年6月14日生于法国昂古莱姆.是一位 为人耿直,品质高尚,既善于理性思考又善于制作,善 于动手实验的科学家,他从事摩擦力和电磁力的研究, 设计制作库仑扭秤并发现电学中的第一个定律——库仑 定律
不存在的 B.点电荷就是体积很小的带电体 C.点电荷就是带电量很小的带电体 D.一个带电体能否看成点电荷,不是看它的尺寸 大小,而是看它的形状和大小对所研究的问题 的影响是否可以忽略不计
例2、试比较氢原子核和核外电子间的库仑力和万有引力。已知
氢原子核的质量m1=1. 7×10-27kg,电子质量m2=9.1×10-31kg,核 外电子和氢原子核的距离r=0.53×10-10m.
解:电子和质子的静电引力F1和万有引力F2分别是
Q1Q2 m1m2 F1=k 2 F2=G 2 r r F1 kQ1Q2 9.0×109×1.60×10-19×1.60×10-19 = 2.3×1039 ∴ F = Gm m = 2 1 2 6.67×10-11×9.1×10-31×1.7×10-27 从例题可以看出:电子和质子的静电力F1是它们间万有引 力F2的2.3×1039倍.正因如此,以后在研究带电微粒间相互作用时, 经常忽略万有引力.
谈一谈
1、定性实验与定量实验的作用和区别在哪里? 2、库仑之所以能发现电学中的第一个定律的 主要原因有哪些?你从中能悟出哪些道理? 3、在研究物体间的作用规律时,引出“质点”、 “点电荷”概念,用到了什么方法?建立这些 概念的价值在哪里?
4、应用库仑定律公式时应注意哪些问题?
再 见!
1.2探究电荷相互作用规律
同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引。

§ 1.2
探究电荷相互作用规律
1、定性实 案例、思考
既然电荷之间存在相互作用,那么电荷之间相互作 用力的大小决定于那些因素呢
猜 想
电荷之间相互作用力的大小 会不会
与万有引力的大小
具有相似的形式呢?
四个小球的带电量有什么关系呢?
库仑定律
内容:真空中两个静止的点电荷之间相互作用力 的大小,跟它们的电荷量q1与q2的乘积成正比,
跟它们的距离r的平方成反比,作用力的方向沿着
它们的连线。
表达式: 静电力常量:k=9.0×109N· 2/C2 m
案例分析
例1、下列说法中正确的是( A、D ) A .点电荷是一种理想模型,真正的点电荷是
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