1.电荷及其守恒定律.ppt

1、1.电荷及其守恒定律,视频：摩擦起电,一、电荷及相互作用,2.自然界中只存在两种电荷： 富兰克林首先人为规定： 用丝绸摩擦过的玻璃棒带的电荷为正电荷； 用毛皮摩擦过的橡胶棒带的电荷为负电荷。,3.电荷之间存在相互作用： 同种电荷相互排斥； 异种电荷相互吸引。,1.不同物体间相互摩擦，可以使物体带上电荷，带电体能够吸引轻小物体。,二、起电方式及其本质,1.摩擦起电,（阅读教材：第2页1、2段）,距离原子核远近不同的电子受到的束缚力大小不同，通常距离原子核较远的电子受到的束缚较小容易受到外界作用而脱离原子。,质子和中子依靠巨大的核力结合成稳定的原子核,核外电子受到原子核的引力束缚而绕核运动,摩擦起

2、电的原因： 当两个物体相互摩擦时，会有一些束缚不紧的电子从一个物体转移到另一个物体上，这样，失去电子的物体因为正电荷多于负电荷而带正电；得到电子的物体因为负电荷多于正电荷而带负电。,摩擦起电的本质： 电子从一个物体向另一个物体的转移！,思考：用丝绸摩擦过的玻璃棒带上了正电，电子是如何转移的呢？丝绸带电吗？二者带电量是否相等？,从玻璃棒转移到了丝绸上。丝绸带负电，二者带电量相等。,思考：摩擦起电过程中为何都使用的是绝缘体？,因为人体也是导体，如果用导体摩擦，导体上带的电荷会很快经过人体流向大地，从而看不到导体带电的现象。,验电器,结构：玻璃瓶内有两片金属箔片，用金属丝悬挂在一个导体棒的下端，棒的

3、上端通过绝缘瓶塞伸出瓶口。,原理：当带电体与验电器上端的导体棒接触或靠近时，金属箔片会因为带上同种电荷而张开一定角度。,用法： （1）检验电荷种类 （2）检验电荷量的相对多少,视频：验电器检验电荷,用法： （1）检验物体是否带电 直接接触或靠近验电器的导体棒，箔片张开说明带电 （2）检验电荷种类 先使验电器带上某种已知电荷（例如毛皮摩擦过的橡胶棒带负电；丝绸摩擦过的橡胶棒带正电），然后将待测带电体靠近验电器的导体棒，根据张角的增减判断带电种类（增大：带同种电荷；减小：带异种电荷） （2）检验电荷量的相对多少 不同带电体使验电器箔片张角变化的幅度大小,视频：枕形导体一,可见：把枕形导体放在带负电

4、的带电体的附近（不接触），枕形导体两端带上了电荷。带的是什么电荷呢？,视频：枕形导体二（检验带电种类）,可见：把枕形导体放在带负电的带电体的附近（不接触）时， 近端带上了正电荷（与带电体异种）； 远端带上了负电荷（与带电体同种）。,如何解释这一现象呢？,金属导体的微观结构,金属正离子在平衡位置上振动，位置固定；自由电子可以在整个导体中自由运动。,思考：认识了金属导体的微观结构，你能解释上面的实验现象吗？,因为大量的自由电子可以在金属内部自由运动，当导体靠近带电体时，自由电子与带电体之间存在相互作用，带电体若带负电，则对自由电子有排斥力。自由电子受到排斥力后向远端移动，从而使得远端带上负电，而近

5、端自由电子少而带正电。,视频：动画演示,思考1：如果带电体带的是正电荷，枕形导体的带电情况有何不同？,近端带负电；远端带正电。,思考2：要使感应出的电荷能保留下来而不消失，操作中应该注意什么？,必须在带电体存在的时候把导体分开！而不能先拿走带电体再分开枕形导体。,2.感应起电,导体靠近带电体（不接触）时，由于带电体与自由电子之间的相互作用，使得导体内的自由电子趋近或远离带电体，使导体靠近带电体的一端带上异种电荷，远离带电体的一端带上同种电荷。 这种现象，我们叫静电感应。 这种起电方式叫感应起电。,感应起电的本质：感应起电过程没有创造电荷，是电荷从导体的一部分向另一部分的转移！,视频：枕形导体（

6、远端接地）,思考1：用手摸一下枕形导体的远端，然后放手，移走带电体后，两部分都带了正电，你能从静电感应角度解释这一现象吗？,提示：别忘了，人和大地都是导体！,思考2：移走带电体后，枕形导体上电荷分布有何变化？,手与远端接触前,手与远端接触时，远端通过人体与大地相接（接地）,实验现象,手与远端接触时，枕形导体与地球连接构成一个整体。 导体的最左端为近端； 而远端变为地球无穷远处。,手与远端分开时（相当于两部分导体分开）,实验现象解释：,右端不带电,左端带正电,地球无穷远带负电,移走带电体后，导体上的电荷会重新分散分布于整个导体表面，左右两部分均带正电。,思考：如果先分开导体再移走带电体，左右两部

7、分的带电情况如何？,带电体存在时，导体上的电荷不会移动，分开枕形导体，右端不带电，左端带正电； 再移走带电体时，左端导体上的正电荷重新分散分布于导体表面上。,接地后，先分开导体后移走带电体,视频：枕形导体（近端接地）,思考：如果用手摸的是枕形导体的近端， 你将会看到什么现象呢？,结果是一样的？,手与近端接触前,手与近端接触时，近端通过人体接地,实验现象,手与近端接触时，枕形导体与地球连接构成一个整体。 近端仍是导体的最左端； 远端仍是地球无穷远处。,手与近端分开时（相当于两部分导体分开）,实验现象解释：,移走带电体后，导体上的电荷会重新分散分布于整个导体表面。,小结： 在静电感应问题中，紧扣概

8、念即可判断： 近端带异种电荷；远端带同种电荷。 如果接地（或用手触摸），只需把导体与人和大地看成一个组合导体，重新考虑即可！,思考：对于摩擦起电和感应起电过程中，电荷是如何产生的？是被创造出来的吗？据此你可以得到什么结论？,三、电荷守恒定律,表述一：电荷既不会创生也不会消灭，它只能从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；在转移的过程中电荷的总量保持不变。,思考：如何理解“电荷的总量”保持不变？,思考：在近代物理中,一对正负电子可以同时湮灭，转化为不带电的光子。这里电荷是否被“消灭”了？,表述二：对于一个不与外界发生电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变。,思考： （1）两个完

9、全相同的金属小球，一个带电量为+q,另一个带电量为+2q，接触后两者带电多少？ （2）两个完全相同的金属小球，一个带电量为+q,另一个带电量为-3q，接触后两者带电多少？,+1.5q,-q,应用电荷守恒定律分析接触带电：对于两个完全相同的金属导体，在接触时电荷会平均分配。 (1)如果两带电体带的是同种电荷，则接触后两个电荷量均变为总和的一半：q=(q1+q2)/2 (2)如果两带电体带的是异种电荷，则接触后先中和，两个电荷量均变为中和后剩余电荷量的一半：q=|q1-q2|/2,四、元电荷e,思考：试从起电本质出发，谈谈为什么教材中说任何带电体的电荷量都只能是电子电荷量的整数倍？,因为无论是什么起电方式，本质上都是因为“电子的转移”，造成有的物体电子数目增多，有的物体电子数目减少，从而带电。,1.电子的电荷量是带电体所能带的最小电荷量。其数值为：e=1.6010-19C,2.任何带电体的电荷量都是电子电荷量的整数倍