第1节 静电现象及其微观解释
[学习目标] 1.知道使物体带电的三种方式，了解三种带电方式之间的异同点，掌握电荷守恒定律。(物理观念)2.了解原子结构，能够从物质的微观结构角度认识物体带电的本质。(科学思维)3.了解静电现象及其在生产生活中的应用。(科学态度与责任)
一、静电的产生
1．三种起电方式(如图所示)
(1)摩擦起电。(2)接触起电。(3)感应起电。
2．电荷的性质
(1)用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电；用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电。
(2)同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
3．静电感应：导体因受到附近带电体的影响而带电的现象。
二、原子结构与电荷守恒
1．原子结构：物质由分子、原子、离子等微粒组成，原子由原子核和绕核旋转的电子组成，原子核由中子和质子组成。中子呈电中性，质子带正电，电子带负电。原子的电子数与质子数相等，呈电中性。
2．电荷守恒定律：电荷既不能创造，也不能消灭，只能从物体的一部分转移到另一部分，或者从一个物体转移到另一个物体。在任何转移的过程中，电荷的总量保持不变。
3．物体带电
(1)实质：电子发生转移，电子数与质子数不变。
(2)结果：失去电子的物体带正电，得到电子的物体带负电。
三、静电的应用与防护
1．静电的应用
(1)原理：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，利用静电力控制带电粒子的运动或分布。
(2)应用：静电应用有激光打印、静电喷雾、静电除尘、静电喷涂等。
2．静电的防护
(1)静电危害产生原因：静电力和静电火花。
(2)防护方法：尽快把静电导走，如印刷车间内保持适当的湿度，传送带上镀银，油罐车车尾拖地铁链等。
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)电荷间的相互作用规律是同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
(√)
(2)一导体靠近带正电的物体，其靠近端带负电。
(√)
(3)带电体靠近导体，导体感应起电，拿走带电体，导体仍然带电。
(×)
[提示] 拿走带电体，原来感应出来的电荷重新中和，导体不带电。
(4)原来不带电的丝绸和玻璃棒相互摩擦后分别带上了异种电荷，说明通过摩擦可以创造电荷。
(×)
[提示] 不是创造电荷，而是电荷发生转移。
(5)将带电体靠近验电器金属球和带电体与验电器金属球接触，验电器箔片都会张开，但二者本质不同。
(√)
2．在下列各种措施中，属于静电应用的是( )
A．电视机后盖上开有许多小孔
B．在高大的建筑物顶端装上避雷针
C．静电喷涂
D．油罐车后拖着铁链
C [电视机的后盖上有许多小孔是为了把各电器元件产生的热量及时散掉，A错误；高大建筑物上的避雷针和油罐车上的拖地铁链是为了把产生的静电导走，属于静电的防止，B、D错误；喷枪喷出的油漆微粒带负电荷，因相互排斥而散开，形成雾状，被喷涂的物体带正电荷，对雾状油漆产生引力，把油漆吸到表面，属于静电的应用，C正确。]
3．如图所示是伏打起电盘示意图，其起电原理是( )
甲
乙
丙 丁
A．摩擦起电
B．感应起电
C．接触起电
D．以上三种方式都不是
B [绝缘板带正电荷，将导电平板靠近带正电的绝缘板，因静电感应，导电平板靠近绝缘板的一侧带负电荷，另一侧的正电荷因接地而导走；断开导电平板的接地线，将导电平板与绝缘板分开，导电平板上便带上了负电荷，所以其起电原理是感应起电。]
三种起电方式
1.三种带电方式的比较
实验
现象及结果
起电原因
起电实质
摩擦起电
毛皮摩擦橡胶棒
橡胶棒带上负电
由于毛皮的原子核束缚电子的本领比橡胶棒弱，在摩擦过程中由于摩擦力做功使毛皮上的一些电子转移到橡胶棒上，橡胶棒得到电子带负电，毛皮失去电子带正电
电子得失
接触带电
带电体接触验电器
验电器两箔片张开一定角度
带电体接触验电器时，带电体与验电器之间有电子转移，使验电器带电
电子转移
感应起电
带电体靠近验电器
验电器两箔片张开一定角度
当带电体靠近验电器时，由于电荷间的相互吸引或排斥，使验电器两端带上等量异种电荷，靠近带电体的一端带上与带电体相反的电荷，远离带电体的一端带上与带电体相同的电荷
电荷吸引或排斥
2.三种起电方式的本质
三种起电方式都不是创造了电荷，只是电荷从一个物体转移到了另一个物体，或者从物体的一部分转移到了另一部分，它们的本质都是电荷的转移，电荷总量保持不变。
【例1】 如图所示，A、B是两个带有绝缘支架的金属球，它们原来均不带电，并彼此接触。现使带负电的橡胶棒C靠近A(C与A不接触)，然后先将A、B分开，再将C移走。关于A、B的带电情况，下列判断正确的是( )
A．A带正电，B带负电
B．A带负电，B带正电
C．A、B均不带电
D．A、B均带负电
思路点拨：①“带负电的橡胶棒C靠近A”发生的应是感应起电现象。
②“先将A、B分开，再移走C”，A、B将带等量异种电荷。
A [先将金属球A和B分开，再移走C，金属球A和B由于感应起电带上异种电荷，由于同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，所以此时A带正电，B带负电，选项A正确。]
上例中若让B球接地一下，然后移走C，再将A、B分开，则A带________(选填“正”或“负”)电，B带________(选填“正”或“负”)电。
[解析] B球接地一下后，B球上的原有负电荷被导入大地。移去C后，A球上的正电荷将在A、B两球上分布，故A、B两球分开后均带正电。
[答案] 正 正
感应起电的判断方法
(1)当带电体靠近导体时，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，如图甲所示。
(2)导体接地时，该导体与地球可视为一个导体，而且该导体可视为近端导体，带异种电荷，地球就成为远端导体，带同种电荷，如图乙、丙所示。
甲
乙
丙
训练角度1：对摩擦起电的理解
1．(多选)用棉布分别与丙烯塑料板和乙烯塑料板摩擦，实验结果如图所示，由此判断下列关于摩擦起电的说法中正确的是( )
A．与丙烯塑料板摩擦，棉布失去电子带负电荷
B．两个物体摩擦起电时，一定同时带上种类及数量不同的电荷
C．两个物体摩擦起电时，同时带上等量异种电荷
D．同一物体与不同种类物体摩擦，该物体所带电荷种类可能不同
CD [得到电子的物体带负电荷，A错误。由于摩擦起电的实质是电子的得失，所以两物体带电种类一定不同，但数量一定相等，B错误，C正确。由题中例子不难看出，同一物体与不同种类物体摩擦，该物体所带电荷种类可能不同，D正确。]
训练角度2：对感应起电的理解
2．使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的金属箔片张开。下列各图表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的是( )
A B C D
B [验电器原来不带电，当带电金属球靠近它时，由于静电感应，在验电器的金属球、金属杆和金属箔片之间将发生电荷的转移。验电器的金属球距带电的金属球近，其上感应出与带电金属球异种的电荷，而距带电金属球较远的金属箔片感应出与带电金属球同种的电荷。根据以上分析，对照图示的四种情况可判断选项B正确，其余各项均错误。]
电荷守恒的理解及应用
1.电荷守恒定律的两种描述
(1)表述一：电荷既不会创造，也不会消灭，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。
(2)表述二：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和总量保持不变。
2．对电荷守恒定律的理解
(1)电荷守恒定律是自然界重要的基本定律之一。
(2)“总量”的含义，指电荷的代数和。
(3)两个物体之间或物体的两部分之间能转移的是自由电荷。
(4)起电过程的实质是物体中正、负电荷的分离或转移。
(5)电荷中和的实质是正、负电荷的结合。
(6)在分离、转移、结合等过程中电荷的总量保持不变。
3．两金属导体接触后电荷量的分配规律
(1)当两个导体材料、形状不同时，接触后再分开，只能使两者均带电，但无法确定电荷量的多少。
(2)若两个完全相同的金属球带电荷量大小分别为q1、q2，则有
①???
②???
【例2】 有两个完全相同的带电绝缘金属小球A、B，分别带有电荷量QA＝6.4×10－9
C，QB＝－3.2×10－9
C，让两绝缘金属小球接触。在接触后，A、B带电荷量各是多少？此过程中电子发生了怎样的转移，转移了多少电荷量？
思路点拨：①A、B两小球带异种电荷，接触后要先中和后平分。
②电子在转移过程中电荷总量保持不变。
[解析] 接触后两小球带电荷量QA′＝QB′＝＝
C＝1.6×10－9
C，在接触过程中，电子由B球转移到A球，不仅将自身电荷中和，且继续转移，使B球带QB′的正电荷。这样，共转移的电子电荷量为：
ΔQ＝QB－QB′＝(－3.2×10－9－1.6×10－9)C＝－4.8×10－9
C。
[答案] 均为1.6×10－9
C 电子由B球转移到了A球，转移了4.8×10－9
C电荷量
电中性与电中和的两点认识
(1)电中性的物体内部也有电荷的存在，只是电荷量的代数和为零，对外不显电性；
(2)电荷的中和是指带等量异号电荷的两物体接触时，经过电子的转移，最终达到电中性的过程。
3．对于一个带负电的物体，下列说法正确的是( )
A．物体一定有多余的电子
B．物体一定缺少电子
C．一定是通过某种方式在物体上创造出了负电荷
D．物体的电荷量守恒
A [正、负电荷中和之后的电荷是物体所带的电荷，物体带负电，故有多余的电子，A正确，B错误；物体所带的电荷不是创造出来的，而是转移过来的，系统的电荷守恒但物体的电荷不守恒，C、D错误。]
课
堂
小
结
知
识
脉
络
2种电荷——正电荷、负电荷3种起电方式——摩擦起电、接触起电、感应起电1个规律——电荷守恒定律1个分配规律——电荷均分原理
1．如图所示，在用丝绸摩擦玻璃棒起电的过程中( )
A．通过摩擦创造了电荷
B．丝绸得到电子带负电
C．玻璃棒得到电子带正电
D．玻璃棒带正电，丝绸不带电
B [用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，其原因是玻璃棒的原子核束缚电子的能力弱，使一部分电子从玻璃棒上转移到丝绸上，丝绸得到电子带负电，玻璃棒因失去电子而带正电。选项B正确。]
2．(多选)悬挂在绝缘细线下的两个轻质小球，表面镀有金属薄膜，由于电荷的相互作用而靠近或远离，分别如图甲、乙所示，则( )
A.甲图中两球一定带异种电荷
B．乙图中两球一定带同种电荷
C．甲图中两球至少有一个带电
D．乙图中两球只有一个带电
BC [题目中的小球都是镀有金属薄膜的轻质小球，带电物体具有吸引轻小物体的性质，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，所以可以判断出题图甲的现象可以是两个带异种电荷的小球，也可以是一个小球带电而另一个小球不带电；两个小球由于相互排斥而出现题图乙中的现象，则必须都带电且是同种电荷。]
3．如图所示，把一个不带电的枕形导体靠近带正电的小球，由于静电感应，在a、b两端分别出现负、正电荷，则以下说法正确的是( )
A．闭合开关S1，有电子从枕形导体流向大地
B．闭合开关S2，有电子从枕形导体流向大地
C．闭合开关S1，有电子从大地流向枕形导体
D．闭合开关S2，没有电子通过开关S2
C [在S1、S2都闭合前，对枕形导体，它的电荷是守恒的。由于静电感应，a、b两端出现等量的负、正电荷。当闭合开关S1、S2中的任何一个以后，便把大地与枕形导体连通，使大地与枕形导体组成一个新的大导体，因此，导体本身的电荷不再守恒，而是导体与大地构成的系统电荷守恒，由于静电感应，a端仍为负电荷，大地为远端，感应出正电荷，因此无论闭合开关S1还是开关S2，都有电子从大地流向枕形导体，故选项C正确。]
4．有三个相同的金属小球A、B、C，其中小球A带有2.0×10－5
C的正电荷，小球B、C不带电，现在让小球C先与球A接触后取走，再让小球B与球A接触后分开，最后让小球B与小球C接触后分开，最终三球的带电荷量分别为qA＝________C，qB＝________C，qC＝________C。
[解析] 根据电荷守恒和均分原理可知，小球C与A接触后分开，A、C两球各自带1×10－5
C的正电荷。小球B与带1×10－5
C的小球A接触后分开，A、B两球各自带5×10－6
C的正电荷，B与C球接触后分开，将平分B、C两球的总电荷量，即B、C两球各带7.5×10－6
C的正电荷。
[答案] 5×10－6 7.5×10－6 7.5×10－6
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第1章 静电场
第1节 静电现象及其微观解释
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