高级中学试验课本 物理（第二册）__彭大斌主编.pdf

电磁学 人类很早就认识了磁现象和电现象。我国在战国末期就发现了磁铁矿 吸引铁的现象，在东汉初年就有带电的琥珀吸引轻小物体的文字记载。但 是，人类对电磁现象的系统研究却是在欧洲文艺复兴之后逐渐开展起来 的，到19世纪才建立了完整的电磁学理论。 电磁学及其应用对人类的影响十分巨大。在电磁学研究的基础上发展 起来的电能的生产和利用，开辟了电气化的时代，是历史上的一次技术革 命。在当前出现的新技术中，起带头作用的是在电磁学研究的基础上发展 起来的微电子技术和电子计算机。它们被广泛应用于各种新技术领域，给 人类的生产和生活带来了深刻的变化。 从这一章开始，我们学习电磁学知识。 第一章 电场 一、两种电荷 电荷守恒定律 两种电荷 在初中已经学过，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒，用丝绸摩擦 过的玻璃棒，能吸引轻小物体，它们都带上了电荷。玻璃棒上带的电荷叫 正电荷，硬橡胶棒上带的电荷叫负电荷。自然界只存在两种电荷，而且同 种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。 如图1-1甲所示，让验电器带上适量正电荷，这时验电器的金属箔张 开。如果用带正电的玻璃棒接触验电器的金属球，把正电荷传给验电器， 金属箔张开的角度就变大(图1-1乙)；如果用带负电的硬橡胶棒接触验电 器的金属球，把负电荷传给验电器，金属箔张开的角度就变小(图1-1丙)。 可见，同种电荷放在一起互相增强，异种电荷放在一起互相减弱或抵消。 等量的异种电荷完全互相抵消的现象叫做中和。通常，正电荷的电量用正 数来表示，负电荷的电量用负数来表示。 静电感应 电荷守恒 在摩擦起电中，一个物体失去一些电子而带正 电，同时另一个物体得到这些电子而带等 量的负电。摩擦起电并不是创造了电荷，只是电荷从一个物体转移到 另一个物体。摩擦可以使物体带电，感应也可以使物体带电。 取一对用绝缘柱支持的金属导体A和B，A和B彼此接触。起初A和B 上贴的金属箔是闭合的，表示它们没有带电。把另一个带正电的金属球 C 移近导体 A，这时A、B上的金属箔都张开了，表示它们都带了电(图 1-2 甲)。实验表明，靠近C的导体A带的电荷与C异号，远离C的导体B带的 电荷与C同号。这种现象叫做静电感应。 静电感应也是使物体中的电荷分开。当我们把带正电的导体C移近导 体时，导体里的自由电子被吸引过来，因此导体A和B分别带上异种电荷。 如果先把A和B分开，然后移去C，则发现A和B仍带有电荷(图1-2乙)。 如果让A和B重新接触，则发生中和，A和B呈现不带电的状态，说明A 和B所带的异种电荷是等量的。静电感应也不是创造了电荷，只是电荷从 物体的一部分转移到另一部分。 大量事实说明：电荷既不能创造，也不能被消灭，它们只能从一个物 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 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。这个结论叫 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 做电荷守恒定律。它是物理学中重要的基本定律之一。 二、库仑定律 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。电荷 间作用力的大小跟什么有关系呢？ 把一个带正电的物体放在A处，然后把一个挂在丝线下端的带正电的 小球先后挂在P、P、P等位置(图 1-3)。带电小球受到电力的大小，可 1 2 3 以通过丝线对竖直方向的偏角大小显示出来。偏角越大，表示小球受的电 力越大。实验表明，带电小球在P、P、P各点受到的电力依次减小。可 1 2 3 见电荷之间的作用力随着距离的增大而减小。 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。可见电荷之间的作用力随着电量的增大而增大。 法国物理学家库仑(1736～1806)用实验研究了电荷间相互作用的电 力，于1785年发现了后来用他的名字命名的定律。这个定律表述如下： 在真空中两个点电荷间相互作用的电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。电荷间这种相互作用的电力叫做静电力或库仑力。