基础知识一:

1．1．3．1 电荷

早在2500年前，希腊的艺匠们发现了一种奇怪而又有趣的现象: 当他们用琥珀磨制装饰品时，经毛皮摩擦过的琥珀制品能吸引毛发、纸屑和碎稻草等轻微的物体。这是什么原因呢? 是琥珀制品中存在着神奇的“魔力”吗?

公元1600年左右，一位名叫吉柏的英国医生发现，不仅被毛皮摩擦过的琥珀制品能吸引毛发、纸屑和碎稻草等轻微的物质，其他如玻璃、橡胶棒等同样也都可以在摩擦后吸引轻微的物质，也就是说它们都具有同琥珀制品相同的神奇现象。为了突出说明这一现象，吉柏医生引用了希腊文字“琥珀”的字根拟订出了一个名字，它的读音与希腊语“琥珀”的读音完全一样，中文把这个西文名字翻译为“电”，这便是“电”一字的来源。这种神奇现象是物体带了电的现象，或者说是带了电荷的现象。

人们发现，无论哪一种电都可以归纳为正电(阳电)或负电(阴电)。为了统一说法，公元1747年，美国著名科学家，电学研究的先驱富兰克林把丝绸摩擦过的玻璃棒上所带的电称为“正电”，用“+”号表示，如图1－1－1(a)所示; 而把被毛皮摩擦过的橡胶棒上所带的电称为“负电”，用“－”号表示，如图1－1－1(b)所示。

图1－1－1 正电与负电

电学上，我们把处于带电状态的物体称为带电体。带电体所带的电荷的数量，叫做电荷量，也叫电量，用字母q表示。在国际单位制中电量的单位叫库仑，简称库，用字母C表示。

目前已知自然界中最小的电量是电子的电量(最小的负电荷)和质子的电量(最小的正电荷)，它们的电量绝对值相等。一个电子的电量为e=1．6×10－19C。

实验证明，任何带电粒子所带的电量等于电子或质子电量的整数倍。因此把1．6× 10－19C叫做基本电荷，也称元电荷。

将带有等量异种电荷的物体接触时，由于正、负电荷的数量相等，相互抵消，它们对外既不显出带正电，也不显出带负电，或者说呈中性，这种现象叫做电荷中和。

在正常情况下，无论什么物质，所带正电荷的总数与负电荷的总数是相等的。正、负电荷是物体固有的，它既不能被创造，也不能被消灭。它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一个部分转移到另一部分。这个规律叫做电荷守恒定律。

1．1．3．2 库仑定律

电荷之间存在相互作用力: 同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。那么，电荷之间的相互作用力与什么有关呢? 法国物理学家库仑用实验研究了静止的点电荷间的相互作用力，于1785年得出著名的库仑定律: 在真空中两个点电荷间的作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。用公式表示为:

式中: F——静电力，单位是牛顿(N);

k——静电力恒量，k=9．0×109N·m2/C2;

q1、q2——点电荷的电荷量，单位是库仑(C);

r——两个点电荷间的距离，单位是米(m)。

例1－1－1 真空中有两个点电荷，电荷量分别是+2×10－8C和－4×10－8C，它们之间相距10cm，求电荷间的相互作用力，是引力还是斥力。

解: 由库仑定律可得:

因为两个点电荷带的是异种电荷，所以其相互作用力是引力。

注意: 库仑定律只适用于计算真空中两个点电荷间的相互作用力。电荷间的这种相互作用力叫做静电力，也称电场力或库仑力。应用库仑定律计算时，不用把表示正、负电荷的“+”“－“符号代入公式中，其结果可根据电荷的正负确定作用力为引力还是斥力以及作用力的方向。