1.1 电荷及其守恒定律
高中物理选修3-1
第一章 静电场
请同学们回忆初中物理知识,并回答以下问题:
一、电荷
1.自然界中有几种电荷?
2.电荷是由谁命名的?
3.电荷间的相互作用规律?
两种电荷
富兰克林
同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
说一说:
如何使物体带电?
又如何知道物体是否带电?
杰明·富兰克林(Benjamin Franklin)是美国历史上第一位享有国际声誉的科学家和发明家。为了对电进行探索曾经作过著名的“风筝实验”,在电学上成就显著,创造的许多专用名词。如正电、负电、导电体、电池、充电、放电等成为世界通用的词汇。他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。
1.摩擦起电
实质:电子从一个物体转移到另一个物体上
摩擦起电指的是两种不同的物体相互摩擦后,一种物体带正电,另一种物体带负电的现象。
原因?
简化的物理模型
原因:不同的物体对外层电子的束缚能力不同
金属导电的原因?
有其他的起电方式吗?
二、使物体带电的方法
得到电子的物体带什么电?失去电子的呢?
接触起电是物体带电的方式之一,即一个不带电的导体跟另一个带电体接触后分开,使不带电的导体带上电荷的方式。
2.接触起电
实质:电子从一个物体转移到另一个物体。
原因?
工作原理?
二、使物体带电的方法
两个完全相同的金属小球相互接触后分开,电荷怎样分配?
是不是两个物体一定要接触才能带上电呢?
同种电荷,等量平分
异种电荷,先“中和”再等量平分
二、使物体带电的方法
3.感应起电
静电感应:把带电体靠近不带电的导体,可以使导体带电的现象,叫做静电感应。
实质:电荷从物体的一部分转移到另一部分。
感应起电:利用静电感应使金属导体带电的过程,叫做感应起电。
规律:近端感应异种电荷,远端感应等量同种电荷。
二、使物体带电的方法
这三种不同的起电方式有什么共同点吗?
1.摩擦起电
2.接触起电
起电的本质相同!
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。
有什么规律?
感应起电
A
B
如先移开带电球,再分开AB,A、B还能带电吗?
AB重新接触后,导体不带电了,说明A、B分开后带等量异种电荷。 重新接触后等量异种电荷发生中和。
–
+
-
-
-
-
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。
?自然界最重要的基本定律之一??。
转移
转移
总量保持不变
电中性的物体中有无电荷存在?
所谓“电荷的中和”是不是正负电荷消失了?
对于“电荷的总量保持不变”中的“电荷的总量”你是怎么理解?
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。
?自然界最重要的基本定律之一??。
另一表述:一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和保持不变。
转移
转移
总量保持不变
了解以下几个物理概念:
电荷量
元电荷
比荷
电荷的多少叫做电荷量.符号:Q或q
单位:库仑 符号:C
最小的电荷量,用e表示, e=1.60×10-19C
注意:所有带电体的电荷量等于e,或者等于e的整数倍。电荷量是不能连续变化的物理量。最早由美国物理学家密立根测得。
电荷的电荷量q与其质量m的比值q/m,符号:C/㎏
四、电荷量与元电荷
电子比荷 e/me = 1.76*1011C/kg
1907—1913年间,美国科学家密立根进行了几百次油滴实验。实验结果表明,带电体的电荷量都是电荷量e的整数倍。
e =1.60×10-19 C
元电荷
现象解释
为什么用丝绸摩擦过的玻璃棒能吸引细水柱?
为什么用丝绸摩擦过的玻璃棒能使易拉罐运动起来?
为什么冬季开小轿车的车门时,常常会被电击一下?
你有没有办法判断用丝绸摩擦过的PVC管带什么电?
思考与讨论:
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( )
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
学以致用
2.有两个完全相同的带电绝缘金属小球 A、B,分别带有电量QA= -6.4×10-9C,QB=
-3.2×10-9C,让两绝缘金属小球接触,在接触过程中,电子如何转移并转移了多少?
学以致用
1.6×10-9C
课堂小结
1.自然界存在两种电荷
2.三种起电方式
3.一个守恒定律——电荷守恒定律。
4.三个基本概念:电荷量、元电荷、比荷。