教科版 选修3-1第一章 静电场 电荷 电荷守恒定律课件50张PPT

电荷及其守恒定律
第一章 静电场
回顾：
（1）初中所学的关于电荷的知识有哪些？
（2）原子由什么组成？
一、电荷
电荷是一种物质属性
1、自然界中只有正、负两种电荷
（1）正电荷：
与丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷同种的电荷
（2）负电荷：
与毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷同种的电荷
+
_
正电荷
符号
负电荷
符号
2、两种电荷相互作用
－
＋
－
＋
－
＋
以上现象说明了什么？
同种电荷相互排斥，
异种电荷相互吸引。
3、电荷量
（1）电荷量：电荷的多少，简称电量；用字母“Q”或者“q”表示
（2）单位:库仑 C
通常正电荷的电荷量用正数表示；负电荷的电荷量用负数表示。
自然界中的最小带电量是质子或电子的带电量
电子带电量为
质子带电量为
但是，元电荷不是电子或质子
比较电荷带电的多少,要比较的是其电荷量的绝对值
电荷量的正负不表示电荷量的大小,只代表电荷的性质
说明：
（1）最小的电荷量是电子（或质子、正电子）所带的电荷量
4、元电荷
（2）人们把最小的电荷量叫做元电荷，用e表示
(3)所有带电体的电荷量都是e的整数倍，电荷量是不能连续变化的物理量
（4）元电荷的数值是多少？它的数值最早是由哪位物理学家测定的？
美国科学家密立根
元电荷的值
元电荷只是一个电荷量的单位，不是某种电荷
5、比荷
（1）定义：带电体所带电荷量与其质量的比值
例1、在原子物理中，常用元电荷作为电量的单位，元电荷的电量为______ ；一个电子的电量为____ _ ，一个质子的电量为 ______ ；任何带电粒子，所带电量或者等于电子或质子的电量，或者是它们电量的______．最早测出元电荷的数值的是美国物理学家 ，这位科学家还测出了电子电量和质量的比值，叫做电子的 。
整数倍
密立根
比荷
例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，下列论述正确的是：
　　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．
答案：B、C、D．
问题：
我们如何才能使物质带上电呢？请同学们想一想，探讨探讨。
二、起电的方法
1、什么叫起电？
使不带电的物体带电的过程。
2、一般物体不带电，是否其内部没有电荷？试从物质微观结构的角度解释橡胶棒带负电的实质?阅读课本回答问题。
原子
原子核
电　子
质子
中子
原子结构
正电
负电
不带电
呈中性
原子核为什么稳定？
质子和中子之间有强相互作用
核力
核外电子在原子核的吸引力作用下维系在原子核附近
离原子核较远的电子容易受到外界的作用而脱离原子
1.为什么橡胶棒在摩擦之前不带电，是不是因为橡胶棒里没有电荷？
2.为什么橡胶棒在摩擦之后带电，是不是摩擦创造了电荷？
　　电荷从一个物体转移到另一个物体
　　当两个物体互相摩擦时，一些束缚得不紧的电子往往从一个物体转移到另一个物体，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。
原因
实质
使物体带电的方法：
1、摩擦起电
摩擦起电的原因：在摩擦起电的过程中，一些被原子核束缚得不紧的电子转移到另一个物体上，于是失去电子的物体带正电，得到电子的物体带负电。
起电的原因是？
起电的原因
原子的核式结构
原子是电中性的
丝绸 - 玻璃
毛皮 + 橡胶
+
-
束缚电子本领弱的物体失去电子带正电
束缚电子本领强的物体得到电子带等量的负电
谁束缚电子
的本领强？
思考：玻璃无论与什么物质摩擦都带正电吗?
玻璃棒与毛皮摩擦后带负电
例3、关于摩擦起电现象，下列说法正确的是（ ）
A、摩擦起电现象使原来没有电子和质子的物体中产生了电子和质子
B、两种不同材料的绝缘体相互摩擦后，同时带上等量的异种电荷
C、摩擦起电可能是因为摩擦导致质子从一个物体转移到另一个物体
D、丝绸摩擦玻璃棒时，电子从玻璃棒上转移到丝绸上，玻璃棒因质子数多于电子数而显示带正电荷
B D
2、感应起电
如图所示，金属导体AB中自由电子将怎么运动？最终电荷怎么分布？为什么？
（1）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．
规律：近端感应异种电荷，
远端感应等量同种电荷
（2）感应起电：利用静电感应使物体带电，叫做感应起电．
（3）静电感应的原因：把带电球移近金属导体A和B时，导体上的自由电子被吸引过来，因此导体A和B带上了等量的异种电荷．感应起电没有创造电荷，而是使物体中的正负电荷分开，将电荷从物体的一部分转移到另一部分．
+
+
-
-
如果B端接地电荷会怎么分布？
不移走C把AB分开，AB端电荷会变吗?移走C再分开又会怎样？
金属中正电
荷会转移吗？
练习4：如图所示，导体棒AB靠近带正电的导体Q放置．用手接触B端，移去手指再移去Q，AB带何种电荷_________ ．若手的接触点改在A端，情况又如何___________ 。
负电荷
负电荷
A
B
+
Q
例5、某人做静电感应实验，有下列步骤及结论：①把不带电的绝缘导体球甲移近带负电的绝缘导体球乙，但甲、乙两球不接触。②用手指摸甲球。③手指移开。④移开乙球。⑤甲球带正电。⑥甲球不带电。下列操作过程和所得结论正确的有（ ）
A.①→②→③→④→⑥
B.①→②→④→③→⑥
C.①→②→③→④→⑤
D.①→②→④→③→⑤
√
√
例6、如图所示，将带有负电的绝缘棒移近两个不带电的导体球，两个导体球开始时互相接触且对地绝缘，下列方法中能使两球都带电的是(　 　)
A.先把两球分开，再移走棒
B.先移走棒，再把两球分开
C.使棒与甲球瞬时接触，再移走棒
D.先使乙球瞬时接地，再移走棒
A C D
+
A
B
用什么方法可以使B带正电?
接触起电：AB接触
3、接触起电
如果A、B是两个相同的金属球，接触后，再分开带电量会怎么分配？
接触后
再分开
+Q
+Q
　Ｑ
　Ｑ
两个完全相同的导体，一个带电，一个不带电，两小球接触，则电荷平均分配。
接触后
再分开
+Q
+3Q
+2Q
+2Q
两个带有同种电荷的完全相同的导体，接触后电荷量进行电荷的重新分配；如果两带电体完全相同，则电荷平均分配。即
接触后
再分开
+Q
-3Q
- Q
-Q
两个带有异种电荷的完全相同的导体，接触后先发生正负电荷的中和，然后剩下的电荷量再进行电荷的重新分配；如果两带电体完全相同，则剩下的电荷平均分配。即
例7：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
答案：C
例8、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？
先中和后均分
解：当两小球接触时，带电量少的负电荷先被中和，剩余的正电荷再重新分配。即接触后两小球带电量
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 的正电，这样，共转移的电子电量为
转移的电子数
摩擦起电
感应起电
接触起电
原因
不同物质的原子核对核外电子的束缚力不同而发生电子得失
导体中的自由电子受带正(负)电物体吸引(排斥)而靠近(远离)
电荷之间的相互排斥
实质
均为电荷在物体之间或物体内部的转移
验电器
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
+
+
思考:是否只有当带电体与导体棒的上端直接接触时,金属箔片才开始张开?解释看到的现象.
验电器的主要作用有：
（1）检验导体是否带电。
（2）检验导体所带电性。
三、电荷守恒定律
三种起点方式：
摩擦起电、感应起电、接触起电
三种起电方式中电子是凭空产生的吗？
如果不是，那原因是？
电子会凭空消失吗？
你可以 得到什么结论？
1、电荷守恒定律
电荷既不能创造，也不能消灭，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。
?物理学的基本定律之一??。它指出，对于一个孤立系统，不论发生什么变化?，其中所有电荷的代数和永远保持不变。
因此，电荷守恒定律又可表示为：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。
电荷守恒定律表明，如果某一区域中的电荷增加或减少了，那么必定有等量的电荷进入或离开该区域；如果在一个物理过程中产生或消失了某种符号的电荷，那么必定有等量的异号电荷同时产生或消失。
在一定的条件下，带电粒子可以“产生和湮灭”
带电粒子总是成对产生和湮灭，两个粒子带电数量相等但正负相反，电荷的代数和不变
例8、如图所示，有一带正电荷的验电器，当一金属球A靠近验电器的小球B时，验电器金属箔张角减小，则金属球A( )
A．可能不带电 B．可能带负电
C．可能带正电 D．一定带负电

A B