基礎物理(一)全 課本電子教案_第4章 基本交互作用_4-2

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4-2電力與磁力

1一、靜電力4-2電力與磁力

2如左圖，有一吹脹了的氣球及一些衛生紙紙屑，如果把氣球拿到衛生紙屑上方，則將看到什麼現象？若將氣球與抺布摩擦後，再拿到衛生紙紙屑上方，則又將看到什麼現象？現場操作演示&點選右圖觀看影片4-2電力與磁力

34-2電力與磁力人們稱摩擦過的氣球『帶電』，而『電』是一種能夠吸引輕微物體的東西。以上現象稱為『摩擦起電』，為什麼物體摩擦後會帶電？摩擦起電的結果為何？

4摩擦起電的結果發現電荷有「正電」與「負電」兩種4-2電力與磁力用絲絹摩擦玻璃棒後，玻璃棒所帶的電為正﹔用毛皮摩擦塑膠棒後，塑膠棒所帶的電為負。

5摩擦起電的原理是二種不同物體互相摩擦時，二物體間產生電子的轉移。4-2電力與磁力——————＋＋＋＋＋＋摩擦後，失去電子的物體帶『正電』，獲得電子的物體帶『負電』，且二物體帶電量相同。

6帶電荷的物體之間有靜電力的作用，不同於「萬有引力」，靜電力會造成吸引或排斥的結果。同性電相排斥，異性電相吸引。原子內帶負電的電子與帶正電的原子核之間有相吸的靜電力，而電子與電子之間則有相互排斥的靜電力。4-2電力與磁力

74-2電力與磁力動畫－靜電棒

84-2電力與磁力影片－動動手-免洗筷靜電實驗

94-2電力與磁力影片－靜電章魚

104-2電力與磁力富蘭克林放風箏將空中的電荷引下，證實閃電就是大量的正、負電荷中和的現象，空中的電荷和摩擦起電的電荷是相同的。

11二、庫侖靜電定律4-2電力與磁力

12兩電荷間作用力的大小遵守庫侖靜電定律。兩帶電質點（又稱點電荷）之間的作用力與兩質點所帶電量的乘積成正比，與兩質點之間的距離平方成反比，這關係稱為『庫侖靜電定律』。什麼是庫侖靜電定律？4-2電力與磁力

13兩點電荷間之作用力大小，單位為牛頓；R為兩點電荷間的距離，單位為公尺；Q、q分別為點電荷所帶之電量，單位為庫侖，1庫侖等於6.25×1018個電子所帶電量，一個電子所帶電量的絕對值稱為1基本電荷以e表示，即1e=1.6×10-19庫侖。k為庫侖常數，在真空中時其值為9×109牛頓．公尺2／庫侖2。4-2電力與磁力

14q值愈大，所受電力愈大。Q值愈大，所受電力愈大。R值愈大，所受電力愈小。兩點電荷間之靜電力的大小關係為何？4-2電力與磁力

154-2電力與磁力設兩點電荷所帶之電量均為+q，兩點電荷間的距離為r，其間的靜電力為斥力F。則下列情況，其間的靜電力為何？-------------

164-2電力與磁力設兩點電荷所帶之電量均為+q，兩點電荷間的距離為r，其間的靜電力為斥力F。則下列情況，其間的靜電力為何？

174-2電力與磁力設兩點電荷所帶之電量均為+q，兩點電荷間的距離為r，其間的靜電力為斥力F。則下列情況，其間的靜電力為何？

184-3例題････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････已知電子帶一負基本電荷（−1.60×10−19庫侖），質子帶等電量的正電荷。質子的質量為1.67×10−27公斤，電子的質量為9.11×10−31公斤。設一質子與電子的距離為0.10奈米，求質子與電子間的庫侖靜電力及萬有引力各為若干？4-2電力與磁力

19･･････････････････････････････････････････････････････････････解･･･････････････････････････････････････････････････････････庫侖靜電力===2.30×10−8（N），萬有引力===1.01×10−47（N），故質子與電子間的庫侖靜電力為2.30×10−8牛頓，萬有引力為1.01×10−47牛頓。4-2電力與磁力

20三、磁性、磁極與磁化4-2電力與磁力

21從影片中，可以看到什麼嗎？4-2電力與磁力影片－磁鐵

22具有磁性的物體稱為鐵磁物質，在日常生活中也稱為磁鐵。能吸引鐵、鈷、鎳等物質的性質稱為磁性。一塊磁鐵中磁性最強之處稱為磁極，例如一支磁棒的兩端。4-2電力與磁力

23地表上的磁針為什麼指向南北方？地球可視為一個巨大的磁鐵，會影響地表上磁針的指向。4-2電力與磁力地表上的磁針，指向北方的磁極稱為N極或指北極，指向南方的磁極稱為S極或指南極，N極與S極必同時存在，目前沒有發現磁單極。

244-2電力與磁力影片－磁化

25顯然，可見鐵釘原本是沒有磁性，因為它不能吸引另一支鐵釘；但是，當鐵釘與磁鐵接觸後，就變成具有磁性了，因為它能夠吸引另一支鐵釘了；像這樣，使物質或材料具有磁性的過程稱為『磁化過程』。4-2電力與磁力

264-2電力與磁力影片－暫時磁鐵與永久磁鐵

27顯然，可見有些物質可在磁化過程中變成磁鐵，但當磁化原因消失後，其磁性也跟著消失者稱為暫時磁鐵，如變壓器的矽鋼片或生鐵棒。4-2電力與磁力有些物質經磁化後，其磁性可長期保有者稱為永久磁鐵，如在馬達中的釹鐵硼合金或鋼釘。金屬材料不一定可磁化成磁鐵，常見金屬中只有鐵、鈷、鎳及其合金可以顯現磁性。

28磁性的產生磁鐵內部具有一區一區的磁域－磁域可視為小磁棒代表各磁域的小磁棒，其磁極因雜亂的指向任何方向，使得N極和S極就整體而言是互相抵消的，整體的磁性無法顯示，故無法表現出磁鐵的性質。4-2電力與磁力

29若磁鐵完全被磁化後，磁域會整齊的排列，且皆朝同一個方向。但是磁鐵內部的磁性仍因N極、S極頭尾相接而彼此抵消，但兩端則未抵消，故兩極處磁性最強，中間部分則幾乎沒有磁性。4-2電力與磁力

304-2電力與磁力動畫－磁化後的磁鐵

31如果將磁鐵折斷後，會變成怎樣呢？棒狀磁鐵折斷後，在靠近N極的斷處形成S極，靠近S極的斷處形成N極，彼此仍互相吸引。4-2電力與磁力

32四、磁場與磁力線4-2電力與磁力

334-2電力與磁力影片－灑鐵粉實驗

34在磁鐵的周圍，磁力所能作用的範圍稱磁場。4-2電力與磁力在磁鐵的周圍灑上一些鐵粉，鐵粉磁化後所串連成的曲線，即為磁力線。磁化後的鐵粉可視為小磁針，磁力線就是用來表示小磁針N極在磁場中特定位置所受磁力的方向。

35磁力線是一條封閉的平滑曲線，在磁鐵的外部其方向是從N極指向S極，但在磁鐵的內部則是從S極指向N極。4-2電力與磁力

36在磁力線上某處的切線方向就是小磁針N極在磁場中該處所受磁力的方向。4-2電力與磁力

37磁力線的切線方向表示磁針N極的受力方向，所以磁力線永不相交。4-2電力與磁力而磁力線的疏密程度就表示該處磁場的強弱，科學家以單位面積垂直通過的磁力線數來表示磁場強度。

38由地球磁場來看，地球內部相當於有一個巨大的磁鐵，則其N極應該是在北方還是南方呢？4-2電力與磁力

39五、電力線4-2電力與磁力

40在討論靜電力時，也可以電力線來表示電場強度。4-2電力與磁力電場為單位正電荷受力的方向和大小。電力線由正電荷發出指向負電荷。電力線的切線方向就是該處電場的方向，電力線的疏密就代表電場的大小。電力線除電荷所在處外亦永不相交。

41THEEND4-2電力與磁力