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电荷的基础知识讲座

发布时间: 2022-09-04 14:35:43

1. 关于电荷量的知识

电荷
电荷是物质、原子或电子等所带的电的量。单位是库仑(记号为C)。

我们常将“带电粒子”称为电荷,但电荷本身并非“粒子”,只是我们常将它想象成粒子以方便描述。因此带电量多者我们称之为具有较多电荷,而电量的多寡决定了力场(库仑力)的大小。此外,根据电场作用力的方向性,电荷可分为正电荷与负电荷,电子则带有负电。

根据库仑定律,带有同种电荷的物体之间会互相排斥,带有异种电荷的物体之间会互相吸引。排斥或吸引的力与电荷的乘积成正比。

点电荷

点电荷 是带电粒子的理想模型。真正的点电荷并不存在,只有当带电粒子之间的距离远大于粒子的尺寸,或是带电粒子的形状与大小对于相互作用力的影响足以忽略时,此带电体就能称为“点电荷”。 物质的一种固有属性.电荷有两种:正电荷和负电荷.物体由于摩擦、加热、射线照射、化学变化等原因,失去部分电子时物体带正电,获得部分电子时物体带负电.带有多余正电荷或负电荷的物体叫做带电体,习惯上有时把带电体叫做电荷.

电荷间存在相互作用.静止电荷在周围空间产生静电场,运动电荷除产生电场外还产生磁场.因此静止或运动的电荷都会受到电场力作用,只有运动电荷才能受磁场力作用.

一个实际带电体能否看作点电荷,不仅与带电体本身有关,还取决于问题的性质和精度的要求。点电荷是建立基本规律时必要的抽象概念,也是把分析复杂问题时不可少的分析手段。例如,库仑定律、洛伦兹定律的建立,带电体的电场以及带电体之间相互作用的定量研究,试验电荷的引入等等,都应用了点电荷的观念。

粒子的电荷

在粒子物理学中,许多粒子都带有电荷。电荷在粒子物理学中是一个相加性量子数,电荷守恒定律也适用于粒子,反应前粒子的电荷之和等于反应后粒子的电荷之和,这对于强相互作用、弱相互作用、电磁相互作用都是严格成立的。
库仑定律:真空中两个静止的点电荷之间的作用力与这两个电荷所带电量的乘积成正比,作用力的方向沿着这

两个点电荷的联线,同号电荷相斥,异号电荷相吸。公式:F=k*{(q1*q2)/(r*r)}*e<r>

库仑定律的实验验证:库仑定律是1784--1785年间库仑通过纽秤实验总结出来的。纽秤的结构如下图。在细金属丝下悬挂一根秤杆,它的一端有一小球A,另一端有平衡体P,在A旁还置有另一与它一样大小的固定小球B。为了研究带电体之间的作用力,先使A、B各带一定的电荷,这时秤杆会因A端受力而偏转。转动悬丝上端的悬钮,使小球回到原来位置。这时悬丝的扭力矩等于施于小球A上电力的力矩。如果悬丝的扭力矩与扭转角度之间的关系已事先校准、标定,则由旋钮上指针转过的角度读数和已知的秤杆长度,可以得知在此距离下A、B之间的作用力。

库仑定律 COULOMB’S LAW
库仑定律——描述静止点电荷之间的相互作用力的规律
真空中,点电荷 q 对 q0 的作用力为

( 1-1 )

其中,r ——两者之间的距离
r ——从 q到 q0方向的矢径, = r / r 是这方向的单位矢量
k ——比例常数
(1-1)式表示:若 q 与 q0 同号, F 10 y沿 r 方向——斥力;
若两者异号, 则 F 10 沿 - r 方向——吸力.
显然 q0 对 q 的作用力
F01 = -F10 (1-2)

在MKSA单位制中
力 F 的单位: 牛顿(N)=千克· 米/秒2(kg·m/S2)(量纲 :M LT - 2)
电量 q 的单位: 库仑(C)

定义:当流过某曲面的电流1 安培时,每秒钟所通过
的电量定义为 1 库仑,即
1 库仑(C)= 1 安培 ·秒(A · S) (量纲:IT)
比例常数 k = 1/4pe0 (1-3)
e0 = 8.854 187 818(71)×10 -12 库2/ 牛 ·米2 ( 通常表示为法拉/米 )
是真空介电常数(或称真空电容率),它与真空中光速c 的关系为

(1-4)
C 是一个基本的物理常数, m0 为真空磁导率. 现在(1-1)式写成

(1-5)

库仑定律的物理意义
(1)描述点电荷之间的作用力,仅当带电体的尺度远小于两者的平均距离,才可看成点电荷.
(2)描述静止电荷之间的作用力,当电荷存在相对运动时,库仑力需要修正为Lorentz力.但实践表明,只要电荷的相对运动速度远小于光速 c,库仑定律给出的结果与实际情形很接近.

[例1-1] 比较氢原子中质子与电子的库仑力和万有引力(均为距离平方反比力)

据经典理论,基态氢原子中电子的“轨道”半径 r ≈ 5.29×10 -11 米
核和电子的线度 ≤ 10-15 米 ,故两者可看成 “点电荷”.
两者的电量 e ≈ ± 1. 60×10-19 库仑 质量 mp ≈ 1.67×10-27 千克 me ≈ 9.11×10-31千克
万有引力常数 G ≈ 6.67 ×10-11 牛 ·米2 /千克2
电子所受库仑力 Fe =- e2r / 4pe0r3 电子所受引力 Fg= -Gmpmer /r3
两者之比: Fe /Fg = e2 / 4pe0Gmpme ≈2.27 ×10 39 (1-6)
可见,电磁力在原子、分子结构中起决定性作用!

2. 高中物理有关“点电荷”知识点都有哪些

电荷都是有体积,有大小的。电荷之间存在相互作用,同种电荷相互推斥,异种电荷相互吸引。在定量地研究电荷之间相互作用的时候,发现有些电荷的大小对所研究问题的结果带来的影响微不足道,这个时候就完全可以把电荷的体积和大小忽略掉,把电荷看做只有电量,没有大小的电荷,这就是点电荷模型。更多知识点可关注下 新东方的高中物理课程,相信可以帮助到你。

3. 电的基本知识

导语:电是静止或移动的电荷所产生的物理现象。以下为大家分享电的基本知识,欢迎借鉴。

1、电是一种自然现象,指静止或移动的电荷所产生的物理现象,是像电子和质子这样的亚原子粒子之间产生的排斥力和吸引力的一种属性。

2、自然界的闪电就是一种电现象。电磁力是自然界四种基本相互作用之一。电子运动现象有两种:我们把缺少电子的原子说为带正电荷,有多余电子的原子说为带负电荷。

3、在现实生活中,电的机制给出了很多众所熟知的效应,例如闪电、摩擦起电、静电感应、电磁感应等等。

4、早在对于电有任何具体认知之前,人们就已经知道发电鱼(electric fish)会发出电击。早在4750年前撰写的古埃及书籍记载,这些鱼被称为“尼罗河的雷使者”,是所有其它鱼的保护者。大约两千五百年之后,希腊人、罗马人,阿拉伯自然学者和阿拉伯医学者,才又出现关于发电鱼的记载。

5、但是几千年来,人们只是观察了雷电等自然现象,并不了解电的本质,直到1600年,由于英国科学家威廉·吉尔伯特的严谨科学态度,才开始对于电与磁的现象出现进行了系统性研究。

4. 电荷知识

物理学中讲到:物体有了吸引轻小物体的性质,就说他带了电,或有了电荷。这种说法阐明了“电荷”与最初所讲的“电”的关系,这里所说的“电”指的是最具普遍意义的电。而“电荷”是一种电的量度或者说是一种表现形式。人们常说的“电”是一种宏观概念,“电荷”顾名思义就是一种微观粒子的负荷。平日里所讲的“电”可以指很多,比如说电流、电能等等,我们通常可以简单的称谓“电”。电流就是电荷的定向移动,电能就是电流对外做功时的能。有的时候“电”与“电荷”是可以通用的,这要看具体情况。总的来说“电”的概念比较广,可以指很多,而“电荷”重点在“荷”上,也就是电的负荷,不知这样说你明白了没有。

关于正负电荷的定义,大学物理中也是这样定义的,这是一种宏观的解释,是一个古老的定义。在物理学中还有一个定义:将质子带的电规定为正电荷,电子带的电规定为负电荷。由于这两种电有着本质的区别,要加以区分,所以就起了“正”“负”这样的名字,与性质无关,只是一个名称而已。电荷的产生有以下几种方法:
1.摩擦起电 2.接触带电。3.感应带电。
摩擦起电是最简单最常见的方法。玻璃棒与丝绸摩擦使玻璃棒带正电,用橡胶棒与毛皮摩擦使橡胶棒带负电。物体都是由带正电的原子核和带负电的电子组成的。普通物质两种一样多所以呈电中性。而丝绸舒服电子的能力要比玻璃棒束缚电子的能力强,所以摩擦后丝绸获得了电子,玻璃棒失去了电子,所以玻璃棒多出来了正电荷,所以带正电。同理,橡胶棒束缚电子的能力比毛皮强,所以获得电子带负电。摩擦起电时,某种电荷从一物体转移至另一物体,从而使两物体的中和状态都遭到破坏,各显电性。譬如在负电荷转移的过程中,失去它的一方带上正电,获得他的一方戴上负电,因此两个物体带上等量异号的电荷

5. 电荷及其守恒定律知识点

电荷及其守恒定律知识点:自然界中有两种电荷,同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。电子或质子所带的电荷量是最小的电荷量,这个电荷量叫元电荷,用e表示,e=1。
使物体带电的方式有三种:摩擦起电、感应起电、接触起电,这三种起电方式本质都是电子的转移,起电的过程遵循电荷守恒定律。两个完全相同的带电小球相互接触后,它们把总电荷平均分配。

6. 初中物理电荷一节知识要点(全面)

在摩擦起电中,不同物质的原子核束缚电子的能力不同,两个物体摩擦时,哪个物体原子核束缚能力弱,哪个物体的电子就会转移到与之相摩擦的物体上,失去电子的物体因缺少电子而带正电,得到电子的物体因增加电子而带负电.
至于中和就是与原子(在化学中会学到原子是构成物质的最小微粒之一)结构有关:原子由原子核和核外电子组成,原子核位于原子中心带正电;电子带负电,在核外绕核运动.通常情况下,原子核所带正电荷与核外电子带负电荷在数量上相等,所以整个原子呈中性,也就是原子对外不显电的性质.

7. 你知道哪些关于电荷的知识

电荷在电解质中的传递也要由离子的迁移来完成。因此,电池内部正常的电荷传递和物质传递过程是保证正常输出电能的必要条件。充电时,电池内部的传电和传质过程的方向恰与放电相反;电极反应必须是可逆的,才能保证反方向传质与传电过程的正常进行。因此,电极反应可逆是构成蓄电池的必要条件。G为吉布斯反应自由能增量(焦);F为法拉第常数=96500库=26.8安小时;n为电池反应的当量数。这是电池电动势与电池反应之间的基本热力学关系式,也是计算电池能量转换效率的基本热力学方程式。实际上,当电流流过电极时,电极电势都要偏离热力学平衡的电极电势,这种现象称为极化。

电流密度(单位电极面积上通过的电流)越大,极化越严重。极化现象是造成电池能量损失的重要原因之一。电池是一种能量转化与储存的装置。它通过反应将化学能或物理能转化为电能。电池即一种化学电源,它由两种不同成分的电化学活性电极分别组成正负极,两电极浸泡在能提供媒体传导作用的电解质中,当连接在某一外部载体上时,通过转换其内部的化学能来提供能。作为一种电的贮存装置,当两种金属(通常是性质有差异的金属)浸没于电解液之中,它们可以导电,并在“极板”之间产生一定电动势。电动势大小(或电压)与所使用的金属有关,不同种类的电池其电动势也不同。