电荷及其守恒定律

1、第一章 静电场,1.1电荷及其守恒定律,学习目标： 1.知道自然界中只存在两种电荷，知道同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 2.知道电荷量的概念及其国际单位，知道元电荷的概念。 3.掌握三种起电方式：摩擦起电、接触起电、感应起电。 4.理解电荷守恒定律,人们对电的认识最初来自摩擦起电现象和自然界的雷电现象例如，在公元3世纪，我国晋朝张华的博物志中就有记载：“今人梳头，解着衣，有随梳解结，有光者，亦有咤声”这是世界上关于摩擦起电引起闪光和噼啪之声的较早记载古人发现，用毛皮摩擦过的琥珀能够吸引羽毛、头发等轻小物体随后人们进一步发现，摩擦后能够吸引轻小物体的现象并不是琥珀所独有的，像玻璃棒、火漆棒

2、、硬橡胶棒、硫磺块或水晶块等，用毛皮或丝绸摩擦后也能吸引轻小物体凡是物体有了上述吸引轻小物体的性质，我们就说它带了电,一、电荷,自然界中有几种电荷？它们间的相互作用如何,1.两种电荷： 用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电; 用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电. 2 .两种电荷间的相互作用 同种电荷相互排斥； 异种电荷相互吸引,正电荷、负电荷,注意：带电体有吸引轻小物体的性质,一般情况下物体不带电，不带电的物体内部是否存在电荷,原子的构成,原子（中性,原子核,核外电子,质子,中子,正电,不带电,原子核为什么稳定,核子之间有强相互作用,核力,核外电子,离原子核较远的电子容易受到外界的作用而脱离原子,1）电荷量(Q

3、)：带电体所带电荷的多少叫电荷量 电荷量是指物体带电的多少，常常简称电量 电量是电荷的定量基度 带电体是指处于带电状态的物体 电荷、电量、带电体三个词往往不加区分地使用，其中电荷一词用得最广 在某些情况下，电荷实际指带电体本身,2）.电荷量的国际单位是：库仑，符号：C,3.电荷量,1）电荷量有正负吗？如何比较两个电荷量,2）什么是元电荷？一个电子就是一个元电荷吗,迄今为止,科学实验发现的最小电荷量就是电子所带的电量.质子.正电子所带的电量与它相同,但符号相反.人们把这个最小的电荷量叫做元电荷. 一个电子所带电量为元电荷,电荷量的正负不表示电荷量的大小,只代表电荷的性质 比较电荷带电的多少,要比

4、较的是其电荷量的绝对值,探究思考,元电荷的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得到的尽管质子、电子的电荷量的数值皆为 ，但它们不叫元电荷，它们电荷量的绝对值才叫元电荷比较电荷带电的多少，要比较的是其电荷量的绝对值，绝对值大的带电多尽管电荷量有正负值（正号一般省略），要知道这里的“”、“”号代表电荷的性质（种类），与数学中的正负号的含义不同一般，正电荷的电量用正值表示，负电荷的电量用负值表示,元电荷,4、元电荷,注意：（4）所有带电体所带电荷量只能是元电荷的整数倍,4、元电荷,1对元电荷的理解，正确的是（ ） A元电荷就是电子 B元电荷就是质子 C元电荷表示所带电量跟电子电量数值相等 D物体所带

5、电量只能是元电荷的整数倍,CD,2、科学家在研究原子、原子核及基本粒子时，为了方便，常常用元电荷作为电量的单位，关于元电荷，下列论述正确的是：（ ） A、把质子或电子叫元电荷 B、1.6010-19C的电量叫元电荷 C、电子带有最小的负电荷，其电量的绝对值叫元电荷 D、质子带有最小的正电荷，其电量的绝对值叫元电荷,BCD,二、使物体带电的方法,1、摩擦起电,1)摩擦起电的实质： 在摩擦起电的过程中，一些被原子核束缚得不紧的电子转移到另一个物体上，于是失去电子的物体带正电，得到电子的物体带负电,得到电子：带负电 失去电子：带正电,2)特点：两物体带等量异种电荷,电子的转移,起电的原因,原子的核式

6、结构,原子是电中性的,摩擦起电的原因： 束缚电子本领弱的物体带失去电子带正电， 束缚电子本领强的物体得到电子带等量的负电,思考：玻璃无论与什么物质摩擦都带正电吗,玻璃棒与毛皮摩擦后带负电,吸引轻小物体的原因,先吸引，接触后排斥,2、接触起电,1）实质：电子从一个物体转移到另一个物体,使物体带电的方法,2）特点：接触后带等量同种电荷,电荷中和现象及电荷均分原理： （1）带等量异种电荷的物体相互接触后都不显电性，这种现象叫做电中和现象。 （2）两个相同的带电金属导体接触后，电荷要重新平均分配，这种现象叫做电荷均分原理,使物体带电的方法：3.感应起电,3、感应起电,2）感应起电：利用静电感应使物体带

7、电，叫做感应起电,规律：近端感应异种电荷， 远端感应同种电荷,1）静电感应：把电荷移近不带电的导体，可以使导体带电的现象，叫做静电感应,实质：电子从物体的一部分转移到另一部分,特点：静电感应后带等量异种电荷,注意：先分开，后移走,3）静电感应的原因：把带电球C移近金属导体A和B时，导体上的自由电子被吸引过来，因此导体A和B带上了等量的异种电荷感应起电没有创造电荷，而是使物体中的正负电荷分开，将电荷从物体的一部分转移到另一部分,3、如图所示，导体棒AB靠近带正电的导体Q放置用手接触B端，移去手指再移去Q，AB带何种电荷 _ 若手的接触点改在A端，情况又如何_,负电荷,负电荷,A,B,Q,三种带电

8、方式 (1)摩擦起电： 正负电荷的分开和电子的转移 (2)感应起电： 电子从物体的一部分转移到另一部分 (3)接触起电： 电子从一个物体转移到另一个物体,起电的本质： 无论是哪种起电方式,其本质都是将正、负电荷分开,使电荷发生转移，并不是创造电荷,三、电荷守恒定律,电荷既不能创造，也不能消灭，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，在转移过程中，电荷的总量保持不变,电荷守恒定律是大量实验事实的总结，适用于迄今所知的一切宏观过程和微观过程。质子和电子是正负电荷的基本单元。在各种物理过程中，电子和质子总数不变，只是组合方式或所在位置有所改变，因而电荷守恒是十分自然的。 值

9、得指出的，近代物理学发现了大量有关基本粒子互相转化的事实。例如正、负电子e+、e-对撞湮没，产生两个光子；在这些过程中，出现了电荷的消失或产生，但反应物的总电荷等于生成物的总电荷，电荷仍守恒。这意味着电荷守恒具有更深刻的根源,三、电荷守恒定律,电荷既不能创造，也不能消灭，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，在转移过程中，电荷的总量保持不变,物理学的基本定律之一。它指出，对于一个孤立系统，不论发生什么变化，其中所有电荷的代数和永远保持不变。电荷守恒定律表明，如果某一区域中的电荷增加或减少了，那么必定有等量的电荷进入或离开该区域；如果在一个物理过程中产生或消失了某种符

10、号的电荷，那么必定有等量的异号电荷同时产生或消失,三、电荷守恒定律,电荷既不能创造，也不能消灭，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，在转移过程中，电荷的总量保持不变,因此，电荷守恒定律又可表示为：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和总是保持不变的,验电器,四、验电器,金属箔片,金属球,金属杆,选用验电器检验物体是否带电,验电器外壳的主要作用是为了避免气流的影响，它一般是用玻璃制作的,四、验电器,思考:是否只有当带电体与导体棒的上端直接接触时,金属箔片才开始张开?解释看到的现象,被检验物体接触验电器金属球时，将电荷传到箔片上，使两个箔片带上同种电荷。同种电荷会

11、相互排斥，使两个箔片张开一定角度，从而判断被检验物体带电,验电器检验物体带电的原理,验电器的主要作用有： （1）检验导体是否带电。 （2）检验导体所带电性,小结,一、电荷 1.带电体有吸引轻小物体的性质，同斥异吸 2、所有带电体的电量等于电荷量e或电荷量e的整数倍 3、元电荷：指电子（或质子）的电荷量e=1.6010-19C 4、比荷：带电体的电荷量与其质量的比值 二、使物体带电的方式带电方式 (1)摩擦起电： 电子从一个物体转移到另一个物体 (2)接触起电：电荷从一个物体转移到另一个物体 (3)感应起电：电荷从物体的一部分转移到另一部分 三、电荷守恒定律：电荷既不能创造,也不能消灭,它只能从

12、一个物体转移到另一个物体,或从物体的一部分转移到另一部分,在转移的过程中，系统的电荷总数保持不变,四、验电器原理,1.有A、B、C三个塑料小球，A和B，B和C，C和A间都是相互吸引的，如果A带正电，则 ： AB、C球均带负电 BB球带负电，C球带正电 CB、C球中必有一个带负电，而另一个不带电 DB、C球都不带电,答案：C,课堂训练,课堂训练,2、绝缘细线上端固定，下端悬挂一轻质小球a，a的表面镀有铝膜在a的近旁有一绝缘金属球b，开始时a、b都不带电，如图所示现使b带电，则（） A、a、b之间不发生相互作用 B、b将吸引a，吸住后不放开 C、b立即把a排斥开 D、b先吸引a，接触后又把a排斥开,D,3对物体带电现象的叙述，正确的是（ ） A物体带电一定具有多余的电子 B摩擦起电实质上是电荷从一个物体转移到另一个物体的过程 C物体所带电荷量可能很小，甚至小于e D电中和是等量异种电荷完全相互抵消的现象,BD,4、将不带电的导体A和带有负电荷的导体B接触后，在导体A中的质子数 （ ） A增加 B减少 C不变 D先增加后减少,C,5.不带电的梳子与羊毛衣袖摩擦后带有10-7C负电荷。这些电荷的电子数目跟地球人口（66亿）相比，哪个大？相差多少倍,解：元