学习目标 8.1.A: 描述带电物体或系统相互作用产生的电场力。
- 8.1.A.1 电荷是所有物质的基本属性。
- 8.1.A.1.i 电荷是标量,被描述为正或负。
- 8.1.A.1.ii 单个电子或质子的电荷量大小,即元电荷 $e$,可被视为最小的不可分割的电荷量。
- 8.1.A.1.iii 电子的电荷为 $-e$,质子的电荷为 $+e$,中子不带电。
- 8.1.A.1.iv 点电荷是一个模型,在该模型中,带电物体或系统的物理尺寸在正在分析的情境下可忽略不计。
- 8.1.A.2 库仑定律描述了两个带电物体之间的静电力:该力的大小与每个电荷量的大小成正比,与物体之间距离的平方成反比。
- 相关方程: $\left| \vec{F}_E \right| = \dfrac{1}{4\pi\varepsilon_0} \dfrac{|q_1 q_2|}{r^2} = k \dfrac{|q_1 q_2|}{r^2}$
- 8.1.A.3 静电力的方向取决于相互作用物体的电荷符号,且沿两物体之间的连线方向。
- 8.1.A.3.i 带有同号电荷的两个物体对彼此施加排斥力。
- 8.1.A.3.ii 带有异号电荷的两个物体对彼此施加吸引力。
- 8.1.A.4 电场力导致日常经验中物体的一些宏观性质。然而,由于发生的大量粒子相互作用使得处理起来较为复杂,因此更方便地将日常作用力视为非基本力——接触力(如法向力、摩擦力和张力)。
学习目标 8.1.B: 描述具有质量的带电物体相互作用产生的电场力和重力。
- 8.1.B.1 静电力可以是吸引力或排斥力,而重力总是吸引力。
- 8.1.B.2 对于任何具有质量和电荷的两个物体,其重力的大小通常远小于静电力的大小。
- 8.1.B.3 尽管重力弱于静电力,但在大尺度上重力占主导地位,因为大尺度的系统往往呈电中性。
学习目标 8.1.C: 描述材料或介质的电介常数。
- 8.1.C.1 电介常数是衡量材料或介质在电场存在时极化程度的指标。
- 8.1.C.2 电极化可以建模为由外电场引起的电子感应重排,从而导致材料或介质内部正负电荷分离。
- 8.1.C.3 真空具有恒定的电介常数值 $\varepsilon_0$,该值出现在物理关系式中。
- 8.1.C.4 物质的电介常数值不同于真空,这源于物质的组成和排列结构。
- 8.1.C.4.i 在给定材料中,电介常数由电子在材料内改变构型的难易程度决定。
- 8.1.C.4.ii 导体由电导材料制成,其中的电荷载流子易于移动;绝缘体由不导电材料制成,其中的电荷载流子不易移动。
边界声明: AP 物理 C:电学与磁学仅要求学生计算四个或更少相互作用带电物体或系统之间的电场力。在高对称性情境下,允许分析更多电荷产生的 resultant 电场力。请注意,学生需要按照主题 8.4 和 8.6 的描述计算电荷分布的电场。



