2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册 9.1电荷 课件（共31张PPT)

(共31张PPT)
电荷
人教版高中物理 必修3
第九章 静电场及其应用
公元前600年左右，古希腊学者泰勒斯就发现摩擦过的琥珀吸引轻小物体的现象。
摩擦过的琥珀
能够吸引羽毛。
古希腊学者泰勒斯
电现象的认识历程
公元1世纪，我国东汉时期，学者王充在《论衡》一书中也写下“顿牟掇芥”一语。你知道是什么意思吗？
此语意为摩擦过的玳瑁能吸引像草芥一类的轻小物体。
电现象的认识历程
“顿牟”即“玳瑁”，是一种海龟。
16世纪，英王御医吉尔伯特在研究这类现象时首先根据希腊文的琥珀创造了英语中的“electricity”（电）这个词，用来表示琥珀经过摩擦以后具有的性质，并且认为摩擦过的琥珀带有电荷。
电现象的认识历程
费城风筝实验
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。
电现象的认识历程
揭示了“天电”和“地电”本质的统一性。
本节课我们来了解电荷以及使物体带电的方法。
在一个简单的放电实验中，富兰克林借用了数学上正负的概念，第一个科学地用正电、负电概念表示电荷性质。 他让A、B两人分别站在木箱上，用莱顿瓶分别使他们带上玻璃电和松香电，又让A、B向站在地上的第三个人C放电，结果都有火花闪现。但是如果A、B带电后先互相握手，再向C放电，结果都没有火花闪现。富兰克林由此发现玻璃电和松香电可以互相抵消，于是总结出电荷有两类，他把玻璃电叫做正电，把松香电叫做负电，分别用"+""-"符号来表示。
一、电荷
1.电荷：带电体带有电荷。
2.自然界中有两种电荷：
（1）正电荷：丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷
（2）负电荷：毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷
3.电荷作用规律：
（1）同种电荷相互排斥
（2）异种电荷相互吸引
（1）定义：带电体所带电荷的多少叫作电荷量，用Q或q来表示。
4.电荷量
注意：电荷量的正负表示电性，不表示大小。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。
（2）单位：库仑，简称库，符号是C。
正电荷的电荷量为正值，负电荷的电荷量为负值。
摩擦起电的本质是什么呢？如何才能使物体带上电？
每个原子中质子的正电荷数量与电子的负电荷数量一样多，所以整个原子对外界表现为电中性。
二、物质的微观结构
1.原子的组成
原子
原子核
核外电子
质子
中子
（正电）
（不带电）
（中性）
（负电）
（正电）
2.金属的微观结构
1.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;
2.失去自由电子的原子便成为带正电的离子（ion），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。
3.导体中存在大量的自由电子;
绝缘体中几乎不存在自由移动的电荷。
思考与讨论：原子核通常比较稳定，因为质子和中子之间有强相互作用。那么核外电子呢？是否也是很稳定呢？
质子和中子之间有强相互作用核力的作用。离原子核较远的核外电子容易受到外界的作用而脱离原子。
当两种不动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。
1.摩擦起电
（1）定义：通过摩擦使物体带电的方式，称为摩擦起电。
三、起电方式
（2）摩擦起电的原因：不同物质的原子核束缚电子的能力不同。电子从一个物体上转移到另一个物体上，得到电子的物体带负电，失去电子的物体带正电，这样两个相互摩擦的物体带上了等量异种电荷。
（3）实质：电子发生转移。
用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的正电荷，实质上就是由于两者摩擦，组成玻璃棒的原子上的若干电子转移到丝绸上，使玻璃棒失去电子带正电，而丝绸得到电子带负电。
思考与讨论：为什么用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电？
（1）静电感应：当一个带电体靠近导体时，由于电荷间相互吸引或排斥，导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体，使导体靠近带电体的一端带异种电荷，远离带电体的一端带同种电荷。这种现象叫作静电感应。
2. 感应起电
（2）感应起电：利用静电感应使金属导体带电的过程叫作感应起电。
（3）实质：电子发生转移。
3.接触起电
（1）不带电的导体与带电的物体接触后会带上电荷，这种使导体带电
的方式叫做接触起电。
（2）两个完全相同的带电导体接触后电荷的分布规律
①两个完全相同的导体，一个带电，另一个不带电。当两个导体接触后再分开时，两导体所带的电荷量相等，都等于原来电荷量的一半。
②两个完全相同的导体，带有不等量的同种电荷，接触后再分开，将平分电荷总量。
③两个完全相同的导体，带有不等量的异种电荷，接触后再分开，将先中和，再平分剩余电荷。
练习：根据电荷守恒定律，使两个相同的金属球A、B分别带+5q和-q的电荷，把它们接触后分开，则A带电量为（ ）
A．-4q B．+2q C．+4q D．-2q
无论是摩擦起电还是感应起电都没有创造电荷，只是电荷的分布发生了变化，电荷并没有产生和消失。
四、电荷守恒定律
1.电荷守恒定律经典表述：大量实验事实表明，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。
（2）电荷守恒定律近代表述： 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。
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。不过在这些情况下，带电粒子总是成对产生或湮没的，两个粒子带电数量相等但电性相反，而光子又不带电，所以电荷的代数和仍然不变。
1.元电荷
（1）实验发现的最小电荷量就是电子所带的电荷量，人们把这个最小的电荷量叫作元电荷。
（2）质子、正电子所带的电荷量与它相同，电性相反。用e表示。
（3）所有带电体的电荷量或者等于e，或者是e的整数倍。电荷量是不能连续变化的物理量。
四、元电荷
（4）元电荷的数值由美国科学家密立根用油滴实验测得到的。
e＝1.602 176 634×10 -19 C，
在计算中，可取e＝1.60×10 -19 C
美国物理学家 密立根(R.A.Millikan)从1909到1917年所做的测量微小油滴上所带电荷的工作，即所谓油滴实验，在全世界久负盛名，堪称实验物理的典范。他精确地测定了电子电荷的值，直接证实了电荷的不连续性，所以说，密立根油滴实验在物理学发展史上具有重要的意义。密立根由于测定了电子电荷和借助光电效应测量出普朗克常数等数项成就，荣获1923年诺贝尔物理学奖。
特别提醒！
元电荷是电荷量的单位，不是指某种、某个电荷。
质子、电子的电荷量的数值皆为1.60×10－19 C，但它们不叫元电荷，它们电荷量的绝对值才叫元电荷。
电荷的电荷量q与其质量m的比值q/m，符号：C/kg
电子的比荷为：
2.比荷
例如：电子的电荷量e与电子的质量me 之比，叫作电子的比荷，电子的质量me ＝9.11×10 -31 kg。
1.如图所示，用绝缘柱支持的导体A和B彼此接触，起初它们不带电，贴在两端下部的金属箔是闭合的．把带正电的物体C移近A端，然后把A和B分开较远的距离，再移去C，则（ ）
A．C移近A端时，A端的金属箔张开，B端的金属箔闭合
B．C移近A端时，A端的金属箔闭合，B端的金属箔张开
C．A和B分开，移去C后，B端的金属箔会立即闭合
D．A和B分开，移去C后，A端的金属箔仍会张开
D
2.关于摩擦起电和感应起电的实质，下列说法正确的是（ ）
A．摩擦起电现象说明通过做功可以创造电荷
B．摩擦起电说明电荷可以从一个物体转移到另一个物体
C．感应起电说明带电的物体可以使不带电的物体创造电荷
D．感应起电说明电荷从带电的物体转移到原来不带电的物体上去了
B
3.下列说法正确的是（ ）
A．物体所带的电荷量可以为 C
B．不带电的物体上，既没有正电荷也没有负电荷
C．摩擦起电的过程，是靠摩擦产生了电荷
D．利用静电感应使金属导体带电，实质上是导体中的自由电子趋向或远离带电体
D