9.1 电荷(共30张ppt)

(共30张PPT)
第09章 静电场及其应用
闪电
01.电荷
一.电荷
1.人类对电荷的认识过程
①公元前600年，古希腊学者泰勒斯发现摩擦过的琥珀吸引轻小物体。
②公元1世纪，我国学者王充在《论衡》书中写下“顿牟掇芥(dùn móu duō gài)”一语。意指摩擦过的琥珀能吸引像草芥一类的轻小物体。
③16世纪英国科学家吉尔伯特创造了“电”这个词，并且认为摩擦过的琥珀带有电荷。
④美国科学家富兰克林通过实验发现，雷电的性质与摩擦产生的电的性质完全相同，并命名了正电荷和负电荷。
物体带电后具有能吸引轻小物体的性质
一.电荷
2.两种电荷
正电荷：
丝绸摩擦过的玻璃棒带正电
负电荷：
毛皮摩擦过的橡胶棒带负电
注意：
同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
3.电荷量
定义：电荷的多少叫作电荷量。符号：Q或者q
单位：库仑，简称库，符号；C
正负：正电荷的电荷量为正值，负电荷的电荷量为负值。
＋
－
例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，则以下说法正确的是 ：（ ）
A．B、C球均带负电
B．B球带负电，C球带正电
C．B、C球中必有一个带负电，而另一个不带电
D．B、C球都不带电
C
原子是由质子、中子和电子组成的。每个原子中质子与电子的数量一样多，整个原子对外界表现为电中性。
原子内部的质子和中子被核力紧密地束缚在一起构成原子核，原子核的结构一般是很稳定的。通常离原子核较远的电子受到的束缚较弱，容易受到外界的作用而脱离原子。当两种物质组成的物体互相摩擦时，一些受束缚较弱的电子会转移到另一个物体上。于是，原来电中性的物体由于得到电子而带负电，失去电子的物体则带正电。这就是摩擦起电的原因。
导体和绝缘体：
不同物质的微观结构不同，
由于原子或分子间的相互作
用，原子中电子的多少和运
动状况也不相同。例如，金
属中原子的外层电子往往会
脱离原子核的束缚而在金属
中自由运动，这种电子叫作自由电子。失去自由电子的原子便成为带正电的离子，它们在金属内部排列起来，每个正离子都在自己的平衡位置附近振动而不移动，只有自由电子穿梭其中，这就使金属成为导体。绝缘体中几乎不存在能自由移动的电荷。
二.三种起电方式
1.摩擦起电
问题：摩擦起电是否创造了电荷？
摩擦起电没有创造电荷
问题：摩擦起电的本质是什么？
摩擦起电的本质是电子从一个物体转移到另一个物体上。
例如：丝绸摩擦过的玻璃棒
丝绸得到电子带负电，玻璃棒失去电子带正电
注意：
两个互相摩擦的物体一定同时带上等量异种电荷
纸喷泉 人体带电
你看到了什么现象？为什么会产生这种现象？里面有什么物理原理？
二.三种起电方式
2.接触起电
不带电的导体与带电物体直接接触，电荷从带电体转移到导体上，从而使不带电的物体带上同种电荷的过程。
问题：接触起电有没有创造电荷？本质是什么？
接触起电没有创造电荷，接触起电的本质是电子从一个物体转移到另一个物体上。
问题：接触起电有什么规律？
两个相同的导体球接触后再分开，电荷总量均分。（若一球带电一球不带电则直接均分，若两球带同种电荷则电荷总量均分，若带异种电荷先中和剩余电量均分）
例2.
①有两个完全相同的金属小球A、B，其中A带的电荷量为Q，B不带电。若将两个小球接触后再分开，A带的电荷量变为 。
②两个完全一样的金属小球M、N，先让它们各自带电-5q和+7q，接触后再分开，则最终M、N的带电量分别是 。
③有三个完全一样的金属小球A、B、C，A带电量7Q，B带电量-Q，C不带电，将AB固定后让C球反复与A、B球接触，最后A、B 、C的电量分别是 。
Q/2
Q，Q
2Q， 2Q， 2Q
感应起电
感应起电
问题：
把带正电的物体C移近A，金属箔有什么变化？
金属箔张开
手持绝缘柱把导体AB分开，然后移走C，金属箔又有什么变化？
金属箔仍然张开
再让导体AB接触，又会看到什么现象？说明什么？
金属箔闭合，说明AB带等量异种电荷。
这种现象叫静电感应现象。
二.三种起电方式
3.感应起电
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。
感应起电：利用静电感应使物体带电，叫做感应起电。
问题：静电感应有没有创造电荷？本质是什么？
静电感应没有创造电荷，静电感应的本质是电子从导体的一端转移到导体的另一端。
注意：
近端感应异种电荷，
远端感应同种电荷
AB分别带等量异种电荷
近异
远同
-q +q
关于静电感应的进一步讨论：
带正电的C移近AB后，AB分别带什么电？
A带负电，B带正电
AB接触后金属箔闭合，说明什么？
AB带等量异种电荷
若先移走C再分开AB，金属箔还能张开吗？
不能（电荷中和了）
若C移近AB后用手摸一下AB中央再移走C （AB不分开）金属箔还能张开吗？AB分别带什么电？若摸A端呢？B端呢？
张开，不管摸哪儿都带负电。
（提示：近异远同）
例3.如图所示，A、B是被绝缘支架分别架起的两个相同的金属球，并隔开一定距离，A带正电，B不带电，现把A慢慢靠近B但不接触，则以下说法中正确的是:（ ）
A.导体B将带负电;
B.导体B左端出现负电荷，右端出现正电荷，并且电荷量大小相等；
C.若A不动，将B沿图中虚线分开，则左边的电荷量小于右边的电荷量；
D.若AB接触一下， AB金属球所带总电荷量将减少.
B
例4.（多选）如图所示，不带电的枕形导体的A、B两端各贴有一对金箔，当一带电导体C靠近枕形导体的A端时，以下说法正确的是（ ）
A．A端金箔张开，B端金箔闭合
B．用手触摸枕形导体后，A端金箔仍张开，B端金箔闭合
C．用手触摸枕形导体后，将手和C都移走，两对金箔均张开
D．选项A中两对金箔分别带异种电荷，选项C中两对金箔带同种电荷
CD
如何判断物体是否带电的方法
验电器与静电计的异同点：
相同点：
都可以用来检验物体是否带电及电性
不同点：
①静电计中金属杆下部的水平轴上装有金属指针，指针可以绕水平轴灵活转动，外面圆筒的底部有接线柱。而在验电器中金属杆的下部悬挂着两片金箔。
②静电计的外壳一定是金属的，金属外壳与内部的金属杆及金属指针构成了一个特殊的电容器，它在静电计工作时起着重要的作用。而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。
③静电计除了检验物体是否带电及电性外还可以检验导体两点间的电势差（电压大小）。
+
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思考:是否只有当带电体与导体棒的上端直接接触时,金属箔片才张开 解释看到的现象.
三.电荷守恒定律
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。这个结论叫作电荷守恒定律
近代物理实验发现，在一定条件下，带电粒子可以产生或湮没。例如，一个高能光子在一定条件下可以产生一个正电子和一个负电子；一对正、负电子可以同时湮没，转化为光子。
另一种表述：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变。
它是自然界最重要的基本规律之一
四.元电荷
迄今为止，实验发现的最小电荷量就是电子所带的电荷量。质子、正电子所带的电荷量与它相同，电性相反。
1.元电荷：电子或质子所带的电荷量，用e表示。
所有带电体的电荷量都是e的整数倍。电荷量不是连续变化的。
2.
这个数值由美国物理学家密立根由油滴实验测得，因此获得诺贝尔物理学奖
3.比荷（也叫荷质比）
课堂训练：
1.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
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，下列论述错误的是：（ ）
A.把质子或电子叫元电荷．
B.1.60×10-19C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．
C
A
3.把两个完全相同的金属球A和B接触一下，再分开一段距离，发现两球之间相互排斥，则A、B两球原来的带电情况一定错误的是 ：（ ）
A.带有等量异种电荷
B.带有等量同种电荷
C.带有不等量异种电荷
D.一个带电，另一个不带电
A
4.小华在学习元电荷（e=1.6×10-19C）知识的时候，他发现有一个带电体的电荷量看不清，拿来问老师，如果你是老师，你认为可能是下列几个数据中的（　　）
A．4.4×10-19C B．4.6×10-19C
C．4.8×10-19C D．5.0×10-19C
C
5.如图所示，将带正电的球C移近不带电的枕形金属导体时，枕形导体上电荷的移动情况是（ 　 ）
A．枕形导体中的正电荷向B端移动，负电荷不移动
B．枕形导体中电子向A端移动，正电荷不移动
C．枕形导体中的正、负电荷同时分别向B端和A端移动
D．枕形导体中的正、负电荷同时分别向A端和B端移动
B
6.使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开，如下图表示验电器上感应电荷的分布情况正确的是（　　）
B
7.当用毛皮摩擦过的橡胶棒去接触验电器的金属球时，金属箔片张开。对上述实验分析正确的是（　　）
A．金属箔片所带的电荷为正电荷
B．金属箔片的起电方式是感应起电
C．金属箔片张开的原因是同种电荷相互排斥
D．金属箔片与金属球带异种电荷
C
8.如图所示，A、B为相互接触并用绝缘支柱支持的金属导体，起初都不带电，在它们的下部贴有金属箔片，C是带正电的小球，下列说法正确的是（　　）
A．把C移近导体A时，A、B上的金属箔片都闭合
B．把C移近导体A，再把A、B分开，然后移去C，A、B上的金属箔片仍张开
C．把C移近导体A，先把C移走，再把A、B分开，A、B上的金属箔片仍张开
D．把C移近导体A，先把A、B分开，再把C移走，然后重新让A、B接触，A上的金属箔片张开，而B上的金属箔片闭合
B