一、兩種電荷

1．電荷

（1）是指帶電體的一種屬性

例如，摩擦過的物體具有吸引輕小物體的性質(zhì)，我們就說物體帶了電，或者說，帶了電荷。

（2）自然界只存在兩種電荷

正電荷：規(guī)定用絲綢摩擦過的玻璃棒上帶的電荷叫正電荷，質(zhì)子帶正電荷；

負電荷：規(guī)定用毛皮摩擦過的橡膠棒上帶的電荷叫負電荷，電子帶負電荷。

（3）正、負電荷在某些方面具有相反的性質(zhì)，稱之為異種電荷。

2．電量

電荷的多少叫做電量(物體帶電多少的量度)，用Q或q表示，單位是庫侖（C）。

中和：等量的異種電荷完全相互抵消的現(xiàn)象叫作中和。

任何不帶電的物體，其中都有等量的正負電荷，因而處于中性狀態(tài)。

元電荷（基本電荷）：e=1.60×10-19C，常用作電量單位。

3．三種起電方式

起電：使物體帶電叫起電，起電的過程是使物體中的正負電荷分開的過程。

（1）摩擦起電

條件：兩物體相互摩擦

原因：不同物質(zhì)的原子核束縛電子的本領(lǐng)不同，兩個物體互相摩擦時，哪個物體的原子核束縛電子的本領(lǐng)弱，它的一些電子就會轉(zhuǎn)移到另一個物體上。

失去電子的物體因缺少電子而帶正電，得到電子的物體因有了電子而帶等量的負電。電子在物體間發(fā)生遷移。

結(jié)果：兩個相互摩擦的物體分別帶上等量異種電荷，即Q1=-Q2

（2）接觸起電

條件：帶電體與不帶電體相互接觸

原因：電子發(fā)生遷移或部分電荷被中和

結(jié)果：兩接觸物體帶上同種電荷（不一定等量）

例：兩個半徑相同的金屬球，一帶正電Q1，一帶負電-Q2，二者充分接觸后，發(fā)生了部分中和，帶點情況為：帶電量均為（Q1-Q2）/2。

（3）感應(yīng)起電（利用靜電感應(yīng)使物體帶電）

條件：將導體靠近帶電體，即置于靜電場中

原因：在電場力的作用下，導體中的自由電子逆電場方向運動，使電荷在導體表面重新分布。

結(jié)果：導體接近場源一端帶上與場源電性相反的電荷；而遠離場源一端帶上與場源電性相同的電荷。

獲得感應(yīng)凈電荷的兩種方法：

感應(yīng)分離——將發(fā)生靜電感應(yīng)的導體兩端分開，結(jié)果兩端分別帶上異種電荷。

感應(yīng)接地——將被感應(yīng)的物體接地（如用手摸一下），結(jié)果導體帶上跟場源電性相反的電荷（與接地位置無關(guān)）。

場源電荷電量Q與感應(yīng)電荷電量Q′的關(guān)系：Q≥Q’

4．電荷守恒定律

電荷既不能創(chuàng)造，也不能被消滅，它們只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分。

這是自然界一個非常重要的規(guī)律

二、電荷間的相互作用

1．同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引

2．庫侖定律

法國物理學家?guī)靵鲅芯苛俗詈唵蔚膸c體——點電荷間的相互作用，得出了庫侖定律。

在真空中兩個點電荷間的作用力跟它們的電量的乘積成正比，跟它們的距離的平方成反比，作用力的方向在它們的連線上。

F=kQ₁Q₂/r²

（1）這個作用力叫做靜電力，又叫做庫侖力。

（2）點電荷：一種理想化模型，當帶電體間的距離比它們自身的大小大得多，以致帶電體的形狀和大小對相互作用力的影響可以忽略不計時，這樣的帶電體就可以被看作是點電荷。

（3）k：靜電力恒量（常量），其值為9.0×10⁹N·m²/C²，用庫侖扭秤通過實驗測定。

它表明：兩個帶電量均為1C的點電荷在真空中相距為1m時，相互的靜電力大小為9.0×10⁹N。

（4）適用條件：真空中，兩靜止的點電荷或均勻帶電球體、均勻帶電球殼。

（5）靜電力的正負不表示大小，表示方向或說表示靜電力的性質(zhì)。

同種電荷，F(xiàn)>0，斥力，方向沿連線向外；

異種電荷，F(xiàn)<0，引力，方向沿連線向里。

在用庫侖定律計算時，可不帶入正負號，只需判斷出力的性質(zhì)。

（6）庫侖定律與萬有引力定律比較

都是平方反比定律，至今還弄不清為什么這兩個定律如此相似。

三、靜電場

1．電場的概念：任何力的作用都離不開物質(zhì)，兩個電荷相互作用時并不直接接觸，它們之間的相互作用是通過電場這種物質(zhì)作媒介而發(fā)生的。

電場跟其它物質(zhì)一樣，都是不依賴于我們的感覺而客觀存在的東西，是物質(zhì)的一種特殊形態(tài)。

所謂靜電場就是靜止的電荷在周圍空間產(chǎn)生的電場。

2．電場的基本性質(zhì)是它對放入其中的電荷有電場力的作用；電荷在電場中具有電勢能。

我們可以從力的角度和能量的角度研究電場的性質(zhì)。

3．電場強度 電力線

（1）電場強度

描述電場的強弱和方向的物理量（表示電場的力的性質(zhì)）。

定義：放入電場中的某一點的電荷受到的電場力跟它的電量的比值叫做該點的電場強度，簡稱場強。

E=F/q

矢量，方向為正電荷在該點所受電場力的方向。

單位：牛/庫（N/C）

注：E=F/q適用于任何電場。E可由F、q量度，但并不取決于F、q，而是由電場自身決定（場源電量Q和該點到場源電荷的距離r）

q：檢驗電荷電量（電量小、體積?。?，它放入之后不會影響原來的電場，便于用它來研究電場中各點的性質(zhì)。

電場力F＝q E

（2）點電荷場強：真空中E=kQ/r2

（3）電場的疊加

如果有幾個點電荷同時存在，它們的電場就互相疊加，形成合電場，電場中某點的場強，就等于各個點電荷在該點產(chǎn)生的場強的矢量和。

知道了點電荷的場強公式和場強的疊加性，那么原則上任一電荷分布已知的帶電體所形成的電場中某一點的場強都可以求出（事實上很難計算）。

（4）電力線：研究電場，重要的是要知道電場中各點的場強的大小和方向，為了形象、直觀地表示電場的強弱和方向，引入電力線的概念。

A．電力線并不是電場中實際存在的線，而是人們?yōu)榱耸闺妶鲂蜗蠡傧氲挠邢蚯€；

B．電力線從正電荷出發(fā)到負電荷終止，不是閉合曲線；

C．電力線的疏密表示電場的強弱，電力線上任一點的切線方向表示場強的方向；

D．在沒有其它電荷的空間，電力線不中斷、不相交（因為電場的分布是連續(xù)的，且電場中任一點的場強方向只有一個）。

（5）常見的五種電力線（會畫）：孤立點電荷（正、負），兩個等量異、同種電荷和勻強電場

勻強電場：各點的場強大小、方向都相同的電場，其電力線是疏密程度處處相等的互相平行的直線。

兩塊大小相等、互相正對、靠近的平行金屬板分別帶等量的異種電荷時，它們之間的電場除邊緣附近外，為勻強電場。

4．電勢能 電勢 電勢差 等勢面

（1）電勢能：電荷在電場中由電場力和相對位置決定的勢能。用ε（手寫E）表示。

通常取電荷q在無限遠處的電勢能為零，電勢能的正負表示大小。

電勢能變化與電場力做功的關(guān)系：W=-Δε

電荷在電場中某點的電勢能在數(shù)值上等于把電荷從這點移到無限遠處電場力所做的功。

（2）電勢

表示電場的能的性質(zhì)的物理量

定義：電場中某點的電荷的電勢能跟它的電量的比值，叫做這一點的電勢。

U=ε/q 標量。    單位：伏（V）

1V表示電量為1C的正電荷在該點的電勢能為1J

通常取無限遠處的電勢為零，或取大地的電勢為零，其正負表示高低（大?。?。

取無限遠處電勢為零，正電荷的電場中電勢處處為正，負電荷的電場中電勢處處為負；順著電力線的方向電勢越來越低。

（3）電勢差：電場中兩點間的電勢的差值叫做電勢差（電壓）。

U_AB=U_A-U_B＝-U_BA＝-（U_B-U_A）

電場力做功與電勢差的關(guān)系：W＝q U_AB

電子伏特（eV）：1eV=1e×1V=1.60×10^-19J

電場力做功的特點：與路徑無關(guān)，只與兩點間的電勢差有關(guān)。

（4）等勢面

A．點電荷的電勢公式：U=kQ/r（取無限遠處電勢為零）

B．電勢疊加：空間某一點的電勢，等于各電場在該點的電勢的代數(shù)和。

原則上，利用A、B，我們可以計算出電荷分布已知的帶電體電場中各點的電勢。

在電場中，電勢相等的點所構(gòu)成的面，叫做等勢面。

它與電力線一樣，是用來形象、直觀地描述電場而假想的曲面。

在靜電場中，等勢面有如下基本性質(zhì)：

A．相鄰等勢面的電勢差相等，等勢面的疏密表示電場的強弱（等勢面疏密與電力線疏密一致）；

B．等勢面的正負表示電勢的高低，沿電力線方向等勢面的電勢降落最快；

C．等勢面處處與電力線垂直，沿等勢面移動電荷，電場力不作功；

D．（同一等勢面不中斷）不同點勢的等勢面不相交。

五種常見電場等勢面：孤立點電荷（正、負），兩個等量異、同種電荷和勻強電場

5．勻強電場中電勢差跟場強的關(guān)系：E=U/d

6．靜電場中的導體

靜電感應(yīng)：把導體（金屬）放入電場中，導體內(nèi)部的電子在電場力的作用下向電場的反方向移動，導體兩端出現(xiàn)等量異種電荷的現(xiàn)象。

靜電平衡狀態(tài)：導體中（包括表面）沒有電荷定向移動的狀態(tài)

處于靜電平衡狀態(tài)的導體的特點：

（1）處于靜電平衡狀態(tài)的導體，內(nèi)部場強處處為零（這是外電場E與感應(yīng)電荷產(chǎn)生的附加電場E’——內(nèi)電場疊加的結(jié)果）。

（2）處于靜電平衡狀態(tài)的導體，表面上任何一點的場強方向跟該點的切面垂直。

（3）處于靜電平衡狀態(tài)的導體是一個等勢體，它的表面是一個等勢面。

（4）處于靜電平衡狀態(tài)的帶電導體，電荷只能分布在導體的外表面上。

應(yīng)用：（1）兩種靜電屏蔽：

外屏蔽——一個不接地的空腔導體可以屏蔽外電場

全屏蔽——一個接地的空腔導體可以同時屏蔽內(nèi)、外電場

（2）法拉第圓筒：外取，內(nèi)送。

7．帶電粒子在勻強電場中的運動

（1）加速：qU=mv²                

（2）偏轉(zhuǎn)（類似平拋運動）       側(cè)移y=，偏角tgф=

四、電容器 電容

1．電容器：任何兩個彼此絕緣而又互相靠近的導體，都可以看成是一個電容器。

電容器具有容納電荷（充放電）的本領(lǐng)。

2．電容

表示電容器容納電荷本領(lǐng)大小的物理量。

定義：電容器所帶的電量跟它的兩極間的電勢差的比值，叫做電容器的電容。

C=Q/U               

單位：法拉（F）

1F＝106μF＝1012pF

3．平行板電容器電容：C=

4．常用電容器（了解）

5．電容器的擊穿電壓和額定電壓

五、靜電的防止和應(yīng)用

1．靜電的危害：靜電荷積累到一定程度，會產(chǎn)生火花放電。防止靜電危害的基本方法是盡快地把產(chǎn)生的靜電導走。

2．靜電的應(yīng)用：依據(jù)的物理原理幾乎都是讓帶電的物質(zhì)微粒在電場力作用下，奔向并吸附到電極上。

如：靜電除塵、靜電復印。