1.2 電荷及其守恒定律1

1、 電荷及其守恒定律第一章靜電場歷史回顧歷史回顧公元前公元前600年左右，希臘人發(fā)現(xiàn)了摩年左右，希臘人發(fā)現(xiàn)了摩擦過的琥珀吸引輕小物體的現(xiàn)象。擦過的琥珀吸引輕小物體的現(xiàn)象。16世紀(jì)，英國御醫(yī)吉爾伯特提出了世紀(jì)，英國御醫(yī)吉爾伯特提出了電荷的概念。電荷的概念。18世紀(jì)，美國科學(xué)家世紀(jì)，美國科學(xué)家富蘭克林富蘭克林提出提出了正負(fù)電荷的概念。了正負(fù)電荷的概念。電荷及其守恒定律正電荷正電荷 用絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷。用絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷。負(fù)電荷負(fù)電荷 用毛皮摩擦過的橡膠棒所帶的電荷。用毛皮摩擦過的橡膠棒所帶的電荷。電荷電荷兩種電荷兩種電荷同種電荷相互排斥異種電荷相互吸引自然界中只有兩種電荷自然

2、界中只有兩種電荷電荷及其守恒定律電荷電荷起電方式起電方式1、什么叫起電？ 使不帶電的物體帶電的過程。2、一般物體不帶電，是否其內(nèi)部沒有電荷？電荷及其守恒定律電荷電荷起電方式起電方式摩擦起電摩擦起電原子原子原子核原子核電子電子質(zhì)子質(zhì)子中子中子原子結(jié)構(gòu)原子結(jié)構(gòu)1.為什么橡膠棒在摩擦之前不為什么橡膠棒在摩擦之前不帶電，是不是因?yàn)橄鹉z棒里沒帶電，是不是因?yàn)橄鹉z棒里沒有電荷？有電荷？2.為什么橡膠棒在摩擦之后帶為什么橡膠棒在摩擦之后帶電，是不是摩擦創(chuàng)造了電荷？電，是不是摩擦創(chuàng)造了電荷？電荷及其守恒定律電荷從一個(gè)物體電荷從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體到另一個(gè)物體當(dāng)兩個(gè)物體互相摩擦?xí)r，一些束縛得不當(dāng)兩個(gè)物體

3、互相摩擦?xí)r，一些束縛得不緊的電子往往從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，緊的電子往往從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，于是原來電中性的物體由于得到電子而帶負(fù)于是原來電中性的物體由于得到電子而帶負(fù)電，失去電子的物體則帶正電。電，失去電子的物體則帶正電。電荷電荷起電方式起電方式摩擦起電摩擦起電原因?qū)嵸|(zhì)電荷及其守恒定律+摩擦起電摩擦起電電荷及其守恒定律電荷及其守恒定律電荷從一個(gè)物體電荷從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體到另一個(gè)物體不帶電的物體與帶電體接觸，能使不帶不帶電的物體與帶電體接觸，能使不帶電的物體帶上電，這種方式稱為接觸起電。電的物體帶上電，這種方式稱為接觸起電。電荷電荷起電方式起電方式接觸起電接觸起電概念實(shí)

4、質(zhì)電荷及其守恒定律 電荷中和現(xiàn)象及電荷均分原理：電荷中和現(xiàn)象及電荷均分原理： （1 1）帶等量異種電荷的物體相互）帶等量異種電荷的物體相互接觸后都不顯電性，這種現(xiàn)象叫做接觸后都不顯電性，這種現(xiàn)象叫做電電中和現(xiàn)象中和現(xiàn)象。 （2 2）兩個(gè)相同的帶電金屬導(dǎo)體接觸）兩個(gè)相同的帶電金屬導(dǎo)體接觸后，電荷要重新平均分配，這種現(xiàn)后，電荷要重新平均分配，這種現(xiàn)象叫做象叫做電荷均分電荷均分原理。原理。 電荷及其守恒定律接觸帶電電荷分配原則接觸帶電電荷分配原則 兩個(gè)帶有同種電荷的導(dǎo)體接觸，電荷會重兩個(gè)帶有同種電荷的導(dǎo)體接觸，電荷會重新分配，若不受外界影響，兩個(gè)完全相同的新分配，若不受外界影響，兩個(gè)完全相同的帶電導(dǎo)

5、體帶電導(dǎo)體, ,接觸后再分開接觸后再分開, ,二者將原來所帶電量二者將原來所帶電量的總和平均分配的總和平均分配 兩個(gè)帶有異種電荷的導(dǎo)體，接觸后先發(fā)生兩個(gè)帶有異種電荷的導(dǎo)體，接觸后先發(fā)生正負(fù)電荷的中和，然后剩下的電荷量再進(jìn)行正負(fù)電荷的中和，然后剩下的電荷量再進(jìn)行電荷的重新分配；如果兩帶電體完全相同，電荷的重新分配；如果兩帶電體完全相同，則剩下的電荷平均分配則剩下的電荷平均分配電荷及其守恒定律電荷電荷起電方式起電方式感應(yīng)起電感應(yīng)起電電荷及其守恒定律電荷電荷起電方式起電方式感應(yīng)起電感應(yīng)起電金屬原子金屬原子離子離子自由電子自由電子金屬模型金屬模型電荷及其守恒定律電荷電荷起電方式起電方式感應(yīng)起電感應(yīng)起電

6、當(dāng)一個(gè)帶電體靠近導(dǎo)體時(shí)，由于電荷間當(dāng)一個(gè)帶電體靠近導(dǎo)體時(shí)，由于電荷間相互吸引或排斥，導(dǎo)體中的自由電荷便會趨相互吸引或排斥，導(dǎo)體中的自由電荷便會趨向或遠(yuǎn)離帶電體，向或遠(yuǎn)離帶電體，使導(dǎo)體靠近帶電體的一端使導(dǎo)體靠近帶電體的一端帶異號電荷，遠(yuǎn)離帶電體的一端帶同號電荷帶異號電荷，遠(yuǎn)離帶電體的一端帶同號電荷。這種現(xiàn)象叫做靜電感應(yīng)。這種現(xiàn)象叫做靜電感應(yīng)。靜電感應(yīng)電荷及其守恒定律利用靜電感應(yīng)使金屬導(dǎo)體帶電的過程叫利用靜電感應(yīng)使金屬導(dǎo)體帶電的過程叫做感應(yīng)起電。做感應(yīng)起電。電荷從物體的一部分電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移到另一部分到另一部分電荷電荷起電方式起電方式感應(yīng)起電感應(yīng)起電概念實(shí)質(zhì)電荷及其守恒定律電荷及其守恒定

7、律 電荷及其守恒定律閃電現(xiàn)象解釋 劇烈的氣流運(yùn)動使云層相互摩擦，摩劇烈的氣流運(yùn)動使云層相互摩擦，摩擦導(dǎo)致云層間異種電荷大量積聚（摩擦起擦導(dǎo)致云層間異種電荷大量積聚（摩擦起電）?？拷孛嬖茖又须姾傻拇罅糠e聚，電）?？拷孛嬖茖又须姾傻拇罅糠e聚，會使地面因靜電感應(yīng)而產(chǎn)生電荷積聚會使地面因靜電感應(yīng)而產(chǎn)生電荷積聚( (感應(yīng)感應(yīng)起電起電) )。云層之間、云層與地面之間會形成。云層之間、云層與地面之間會形成幾百萬伏的電壓。這個(gè)高壓足以擊穿空氣，幾百萬伏的電壓。這個(gè)高壓足以擊穿空氣，瞬時(shí)產(chǎn)生幾十萬安培的電流。電流生熱使瞬時(shí)產(chǎn)生幾十萬安培的電流。電流生熱使空氣發(fā)光，叫閃電?？諝獍l(fā)光，叫閃電。電荷及其守恒定律如

8、何判斷物體是否帶電呢？如何判斷物體是否帶電呢？金屬箔片金屬箔片金屬球金屬球金屬桿金屬桿金屬指針金屬指針選用驗(yàn)電器檢驗(yàn)物體是否帶電選用驗(yàn)電器檢驗(yàn)物體是否帶電電荷及其守恒定律靜電計(jì)中金屬桿下部的水平軸上裝有金靜電計(jì)中金屬桿下部的水平軸上裝有金屬指針，指針可以繞水平軸靈活轉(zhuǎn)動，外面屬指針，指針可以繞水平軸靈活轉(zhuǎn)動，外面圓筒的底部有接線柱。圓筒的底部有接線柱。而在驗(yàn)電器中金屬桿而在驗(yàn)電器中金屬桿的下部懸掛著兩片金箔。的下部懸掛著兩片金箔。靜電計(jì)的外殼一定是金屬的，金屬外殼靜電計(jì)的外殼一定是金屬的，金屬外殼與內(nèi)部的金屬桿及金屬指針構(gòu)成了一個(gè)特殊與內(nèi)部的金屬桿及金屬指針構(gòu)成了一個(gè)特殊的電容器，它在靜電計(jì)工

9、作時(shí)起著重要的作的電容器，它在靜電計(jì)工作時(shí)起著重要的作用。用。而驗(yàn)電器外殼的主要作用是為了避免氣而驗(yàn)電器外殼的主要作用是為了避免氣流的影響，它一般是用玻璃制作的。流的影響，它一般是用玻璃制作的。電荷及其守恒定律 被檢驗(yàn)物體接觸驗(yàn)電器金被檢驗(yàn)物體接觸驗(yàn)電器金屬球時(shí)，將電荷傳到箔片上，屬球時(shí)，將電荷傳到箔片上，使兩個(gè)箔片帶上同種電荷。同使兩個(gè)箔片帶上同種電荷。同種電荷會相互排斥，使兩個(gè)箔種電荷會相互排斥，使兩個(gè)箔片張開一定角度，從而判斷被片張開一定角度，從而判斷被檢驗(yàn)物體帶電。檢驗(yàn)物體帶電。電荷及其守恒定律+-+驗(yàn)電器思考思考:是否只有當(dāng)帶電體與導(dǎo)體棒的上端直接接是否只有當(dāng)帶電體與導(dǎo)體棒的上端直接

10、接觸時(shí)觸時(shí),金屬箔片才開始張開金屬箔片才開始張開?解釋看到的現(xiàn)象解釋看到的現(xiàn)象.電荷及其守恒定律 電荷及其守恒定律電荷既不會創(chuàng)生，也不會消滅，它只能電荷既不會創(chuàng)生，也不會消滅，它只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或者從物體從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分；在轉(zhuǎn)移過程中，的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分；在轉(zhuǎn)移過程中，電荷的總量保持不變電荷的總量保持不變。一個(gè)與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，電荷一個(gè)與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和保持不變。的代數(shù)和保持不變。電荷守恒定律電荷守恒定律表述一表述二電荷及其守恒定律概念：概念：電荷的多少叫電荷量電荷的多少叫電荷量符號：符號：Q（q）單位

11、：單位：庫侖（庫侖（C）正電荷的電荷量為正值，正電荷的電荷量為正值，負(fù)電荷的電荷量為負(fù)值。負(fù)電荷的電荷量為負(fù)值。幾個(gè)基本概念幾個(gè)基本概念電荷量電荷量電荷量電荷及其守恒定律概念：概念：電子所帶的電荷量電子所帶的電荷量符號：符號：e數(shù)值：數(shù)值：e = 1.61019C注意：注意：所有帶電體的電荷量或者等于所有帶電體的電荷量或者等于e，或者等于或者等于e的整數(shù)倍。的整數(shù)倍。電荷量是不能連續(xù)變電荷量是不能連續(xù)變化的物理量化的物理量。最早由美國物理學(xué)家密立根測。最早由美國物理學(xué)家密立根測得。得。幾個(gè)基本概念幾個(gè)基本概念元電荷元電荷元電荷電荷及其守恒定律概念：概念：帶電體的電荷量帶電體的電荷量q與質(zhì)量與質(zhì)

12、量m之比之比公式：公式：q/m單位：單位：C/kg電子比荷：電子比荷：e/me=1.76 1011C/kg幾個(gè)基本概念幾個(gè)基本概念比荷比荷比荷電荷及其守恒定律如圖所示，如圖所示，A、B為相互接觸的用絕緣支柱支持為相互接觸的用絕緣支柱支持的金屬導(dǎo)體，起初它們不帶電，在它們的下部貼有金屬的金屬導(dǎo)體，起初它們不帶電，在它們的下部貼有金屬箔片，箔片，C是帶負(fù)電的小球，下列說法正確的是是帶負(fù)電的小球，下列說法正確的是( )。A.把把C移近導(dǎo)體移近導(dǎo)體A時(shí)，時(shí)，A、B上的金屬箔片都張開上的金屬箔片都張開B.把把C移近導(dǎo)體移近導(dǎo)體A，先把，先把A、B分開，然后移走分開，然后移走C，A、B上的金屬箔片仍張開上

13、的金屬箔片仍張開C.先把先把C移走，再把移走，再把A、B分開，分開，A、B上的金屬箔上的金屬箔片仍張開片仍張開D.先把先把A、B分開，再把分開，再把C移走，然后重新讓移走，然后重新讓A、B接觸，接觸，A上的金屬箔片張開，而上的金屬箔片張開，而B上的金屬箔片已閉合上的金屬箔片已閉合電荷電荷例題例題CABA B電荷及其守恒定律1 1、科學(xué)家在研究原子、原子核及基本粒子時(shí)，為科學(xué)家在研究原子、原子核及基本粒子時(shí)，為了方便，常常用元電荷作為電量的單位，關(guān)于元電了方便，常常用元電荷作為電量的單位，關(guān)于元電荷，下列論述正確的是荷，下列論述正確的是( )( )A A. .把質(zhì)子或電子叫元電荷把質(zhì)子或電子叫元

14、電荷B B. .1.6010-19C的電量叫元電荷的電量叫元電荷C C. .電子帶有最小的負(fù)電荷，其電量的絕對值叫元電子帶有最小的負(fù)電荷，其電量的絕對值叫元電荷電荷D D. .質(zhì)子帶有最小的正電荷，其電量的絕對值叫元質(zhì)子帶有最小的正電荷，其電量的絕對值叫元電荷電荷BCD電荷及其守恒定律2 2、絕緣細(xì)線上端固定絕緣細(xì)線上端固定, ,下端掛一個(gè)輕質(zhì)金屬小球下端掛一個(gè)輕質(zhì)金屬小球a;a;在在a a旁有一絕緣金屬球旁有一絕緣金屬球b,b,開始時(shí)開始時(shí)a a、b b都不帶電都不帶電, ,如圖如圖所示所示, ,現(xiàn)使現(xiàn)使b b帶電，則帶電，則( )( )A A.b.b將吸引將吸引a a，吸住后不放開，吸住后

15、不放開B B. .b先吸引先吸引a,接觸后又把接觸后又把a(bǔ)排斥開排斥開C C.a.a、b b之間不發(fā)生相互作用之間不發(fā)生相互作用D D.b.b立即把立即把a(bǔ) a排斥開排斥開Bab若a、b兩小球完全相同，開始時(shí)使b帶電為+q，則此時(shí)a、b各帶電多少？電荷及其守恒定律3 3、用一根用一根與與毛皮摩擦過的硬橡膠棒，靠近不帶電毛皮摩擦過的硬橡膠棒，靠近不帶電驗(yàn)電器的金屬小球驗(yàn)電器的金屬小球a a，然后用手指瞬間接觸一下金，然后用手指瞬間接觸一下金屬桿屬桿c c后拿開橡膠棒，這時(shí)驗(yàn)電器小球后拿開橡膠棒，這時(shí)驗(yàn)電器小球a a和金箔和金箔b b的的帶電情況是（）帶電情況是（）A.aA.a帶正電，帶正電，b

16、b帶負(fù)電帶負(fù)電B.aB.a帶負(fù)電，帶負(fù)電，b b帶正電帶正電C.aC.a、b b均帶正電均帶正電D.aD.a、b b均帶負(fù)電均帶負(fù)電Cabc電荷及其守恒定律二、電荷守恒定律二、電荷守恒定律： 電荷既不能創(chuàng)造電荷既不能創(chuàng)造,也不能消滅也不能消滅,它只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體它只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體,或或從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分,在轉(zhuǎn)移的過程中，在轉(zhuǎn)移的過程中，系統(tǒng)的電荷總數(shù)保持系統(tǒng)的電荷總數(shù)保持不變不變。一個(gè)與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和總是保持不變一個(gè)與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和總是保持不變一、電荷一、電荷三、幾個(gè)基本概念三、幾個(gè)基本概念電荷量電荷量元電荷元電荷比荷比荷1、自然界中有兩種電荷、自然界中有兩種電荷2、電荷及其相互作