【每周三題】高二【150】電荷量怎麼分?

2021-01-20 物理學習研究

【題頭】

在許多定量研究的靜電場的實驗中,經常需要知道帶電體所帶的電荷量,或者是所帶電荷量的倍數關係,這就涉及電荷量的等分,我們該怎麼等分呢?

【例題】

在庫侖那個年代,還不知道怎樣測量物體所帶的電荷量,甚至連電荷量的單位還沒有出現,那是怎麼得到庫侖力與電荷量之間的定量關係的呢?這至少需要知道帶電體所帶電荷量的倍數關係,在實踐中是怎麼實現的呢?

下面是新教材必修3第7頁對於庫侖扭秤實驗中有關電荷量平分的描述。

【品析】

電荷守恆定律是電磁學的基本定律之一。電荷既不會創生,也不會消滅,它只能從一個物體轉移到另一個物體,或者從物體的一部分轉移到另一部分;在轉移過程中,電荷的總量保持不變。各種起電的方法都是把正、負電荷分開或轉移,而不是產生和創造了電荷;中和是等量異種電荷的作用互相抵消,而不是電荷被消滅。完全相同的金屬小球接觸後所帶電荷量之所以相同,除了電荷守恆定律外,還跟導體的性質及電荷間相互作用力有關。當然還要注意的是所有帶電體的電荷量只能是元電荷的整數倍。在電場這一部分還有很多類似用到平分電荷量的實驗,比如在探究電容器的電容時,怎麼獲得不同的電荷量呢?

【拓展1】

下面是新教材必修3第40頁對「電容器所帶電荷量怎樣平分」的描述。

【拓展2】

兩個相同的金屬小球(大小不計),帶電荷量大小之比為1∶7,相距為r,兩個小球相互接觸後再放回到原來的位置上,則它們之間的庫侖力大小可能為原來的

【解析】

若兩個小球帶同種電荷,設電荷量小的小球帶電荷量大小為Q,它們之間的庫侖力大小為,根據平均分配原則,它們接觸後所帶電荷量大小為QA=QB=4Q,所以它們之間的庫侖力大小為;若兩個小球帶異種電荷,接觸前它們之間的庫侖力大小為,接觸後它們所帶電荷量大小為QA=QB=3Q,所以它們之間的庫侖力大小為,所以C、D正確。

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審核:張春麗、石亞璞   

編輯:石明

    

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