第1章　第1节　静电的产生及其微观解释 课件（32张PPT）

第1节　静电的产生及其微观解释
必备知识
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一、静电的产生
1.电荷
(1)种类:自然界只有两种电荷,即正电荷和负电荷。规定:用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷为正电荷,用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷为负电荷。
(2)电荷量:电荷的多少,常用符号Q或q表示。在国际单位制中,电荷量的单位为库仑,简称库,符号为C。
(3)电荷间的相互作用:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
必备知识
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2.物体的带电方式
(1)摩擦起电:两个由不同物质组成的物体互相摩擦时,两个物体会带上等量异种电荷。
(2)接触起电:当一个带电体接触导体时,部分电荷转移到导体上,使导体带电。
(3)感应起电:当一个带电体靠近导体时,导体上的电荷重新分布的现象称为静电感应。利用静电感应使金属导体带电的方式称为感应起电。
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二、产生静电的微观解释
1.物质的微观结构
物质由分子、原子等微粒组成。原子由带正电的原子核和带负电的电子组成。原子核由呈电中性的中子和带正电的质子组成。一个质子和一个电子所带的电荷量数值相同,约为1.6×10-19C,原子的电子数与质子数相等,因此物体不显电性。
2.电荷守恒定律
大量事实表明:电荷既不能被创造,也不能被消灭,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。在转移过程中,电荷的总量不变。
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3.产生静电的实质
(1)摩擦起电的实质:两个由不同物质组成的物体相互摩擦时,由于摩擦力做功,一个物体中某些原子的电子获得了能量,挣脱了原子核的束缚,转移到另一个物体上。根据电荷守恒定律,一个物体失去电子带正电,另一个物体得到电子带负电。
(2)感应起电的实质:在附近带电体所带电荷的作用下,导体中的
自由电荷从导体的一部分转移到了另一部分。
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三、验电器的构造、原理及用途
1.构造
如图所示
必备知识
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2.原理
金属箔片带同种电荷后,由于同种电荷相互排斥而张开。
3.应用
(1)检验物体是否带电;
(2)估测物体带电的多少。
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1.正误判断。
(1)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。(　　)
解析:丝绸和玻璃棒相互摩擦后,由于摩擦力做功,玻璃棒中的电子获得能量转移到丝绸上,玻璃棒因失去电子而带正电,丝绸因获得电子带等量的负电,因此摩擦没有创造电荷。
答案:×
(2)不带电的物体一定没有电荷。(　　)
解析:呈电中性的物体内,带正电的质子和带负电的电子所带电荷量数值相同,因而物体对外不显电性。
答案:×
必备知识
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(3)玻璃棒和丝绸摩擦后玻璃棒带正电,说明丝绸上的正电荷移动到玻璃棒上。(　　)
解析:原子核是稳定的,正电荷并不移动,移动的是核外电子,玻璃棒和丝绸摩擦时,电子会由玻璃棒转移到丝绸上,所以玻璃棒多余了正电荷,即带了正电。
答案:×
(4)甲物体带有+1 C电荷,乙物体带有-3 C电荷,甲的电荷量大于乙的电荷量。(　　)
解析:正负号表示电荷的电性,比较电荷量多少时只能看带电荷量的数量,与正负无关。
答案:×
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(5)感应起电过程仍符合电荷守恒定律。(　　)
解析:感应起电的过程是导体中的自由电子受到外界带电体的电荷作用,从导体的一部分转移到另一部分,对整个导体,电荷的总量不变。
答案:√
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2.人站在绝缘板上,手扶着起电机,头发竖起来,则头发带电的方式属于(　　)
A.摩擦起电
B.接触起电
C.感应起电
D.以上方式都不属于
解析:通过接触的方式使人与起电机带同种电荷,同种电荷相互排斥,所以人的头发才会竖起来,B正确。
答案:B
探究一
探究二
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电荷及三种起电方式
情境探究
图甲是古老的摩擦起电机,图乙是感应起电机。结合图片,思考:
(1)两个绝缘体发生摩擦为什么会带上电荷?
(2)感应起电能发生在绝缘体上吗?原因是什么?
探究一
探究二
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要点提示:(1)两个绝缘体摩擦时,其中一个物体失去电子,另一个物体得到电子,分别带上了正、负电荷;(2)感应起电不会发生在绝缘体上,因为绝缘体中的电子不能自由移动。
探究一
探究二
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知识归纳
三种起电方式的比较
方式
摩擦起电
感应起电
接触起电
产生
条件
两种不同的绝缘体摩擦时
导体靠近带电体时
导体与带电导体接触时
现象
两物体带上等量异种电荷
导体两端出现等量异种电荷,且电性与原带电体“近异远同”
导体带上与带电体相同电性的电荷
原因
不同物质的原子核对核外电子的束缚能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)
同种电荷之间相互排斥
实质
均为电荷在物体之间或物体内部的转移
探究一
探究二
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画龙点睛 带电方式有三种——摩擦起电、接触带电、感应起电,三种带电方式的实质都是电子的转移。
探究一
探究二
随堂检测
实例引导
例1(多选)如图所示,A、B为相互接触的用绝缘柱支撑的金属导体,在它们的下部贴有金属箔片,起初它们不带电。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上的金属箔片都张开
B.把C移近导体A后,先把A、B分开,然后移去C,
A、B上的金属箔片仍张开
C.把C靠近A稳定后,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靠近A稳定后,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
探究一
探究二
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解析:虽然A、B起初都不带电,但带正电的导体C对A、B内的电荷有力的作用,使A、B中的自由电子向左移动,使A端积累了负电荷,B端积累了正电荷,其下部贴的金属箔片分别带上了与A、B同种的电荷。由于同种电荷间的斥力,所以金属箔片都张开,选项A正确;C在A、B附近时,先把A、B分开,则A、B分别带上了等量的异种电荷,移去C后,A、B上的电性和电荷量不变化,两金属箔片张开,选项B正确;如果先移走C,A、B上的感应电荷会在其相互之间力的作用下吸引而中和,不再带电,所以金属箔片都不会张开,选项C错误;先把A、B分开,再移走C,A、B仍然带电,但重新让A、B接触后,A、B上的感应电荷完全中和,金属箔片都不会张开,选项D错误。
答案:AB
探究一
探究二
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规律方法 感应起电的分析方法
(1)感应起电适用于使导体带电。
(2)静电感应中,中性导体在两侧同时感应出等量异种电荷。靠近带电体的导体端,电荷与带电体异号,远离的那端,电荷与带电体同号。
(3)使导体带电的方法:带电体靠近导体,先使导体分成两部分,然后移走带电体。
探究一
探究二
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变式训练1(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。当一带正电导体C靠近枕形导体的A端时(　　)
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中两对金箔带异号电荷,选项C中两对金箔带同号电荷
探究一
探究二
随堂检测
解析:根据静电感应现象,带正电的导体C放在枕形导体附近,在A端感应出了负电荷,在B端感应出了正电荷,这并不是导体中有新的电荷,只是电荷的重新分布,金箔上带电相斥而张开。选项A错;用手触摸枕形导体后,B端不再是最远端,人是导体,人脚下的地球是最远端,这样B端不再有电荷,金箔闭合。选项B对;用手触摸枕形导体后,只有A端带负电,将手和C都移走,不再有静电感应,A端所带负电便会分布在整个枕形导体上,A、B端均带有负电,两对金箔张开。选项C对;从以上分析看出,选项D对。
答案:BCD
探究一
探究二
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电荷守恒定律
情境探究
小明同学用自制的验电器进行了一些探究实验。如图所示,小明使验电器带了负电荷,经过一段时间后,他发现该验电器的金属箔片(用包装巧克力的锡箔纸制作)几乎闭合了。关于此问题,他跟学习小组讨论后形成了下列观点,你认为哪些是正确的?
①小球上原有的负电荷逐渐消失了。
②在此现象中,电荷不守恒。
③小球上负电荷减少的主要原因是潮湿的空气将
电子导走了。
④该现象是由于电子的转移引起的,仍然遵循电荷
守恒定律。
探究一
探究二
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要点提示:带负电的验电器在潮湿的空气中,经过一段时间后,小球上的负电荷(电子)被潮湿的空气导走了,但电荷在转移的过程中仍然守恒,故③④正确。
探究一
探究二
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知识归纳
1.物体带电的实质
电荷守恒定律的关键词是“转移”和“总量保持不变”,使物体带电不是创造了电荷,使物体不带电也不是消灭了电荷。使物体带电的实质是电荷发生了转移,也就是物体间电荷的重新分配。
2.守恒的广泛性
(1)电荷守恒定律和能量守恒定律一样,是自然界中最基本的规律,任何电现象都不违背电荷守恒定律。
(2)电荷守恒定律另一表述是:一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和保持不变。
画龙点睛 电荷不会产生也不会消灭,只能转移。
探究一
探究二
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实例引导
例2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和分布情况是(　　)
A.枕形导体中的正电荷向B端移动,电子向A端移动,两端带等量电荷
B.枕形导体中电子向A端移动,正电荷不移动,两端带等量电荷
C.枕形导体中的正、负电荷同时分别向B端和A端移动,A端电荷量大
D.枕形导体中的正、负电荷同时分别向A端和B端移动,B端电荷量大
探究一
探究二
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解析:导体中自由电子可以自由移动,带正电荷的是原子核,不能定向移动,由电荷守恒定律知,两端电荷量大小相等。
答案:B
探究一
探究二
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变式训练2M和N都是不带电的物体,它们互相摩擦后M带正电荷1.6×10-10 C,下列判断中正确的是(　　)
A.在摩擦前M和N的内部没有任何电荷
B.摩擦的过程中电子从N转移到了M
C.N在摩擦后一定带负电荷1.6×10-10 C
D.M在摩擦过程中失去了1.6×10-10个电子
探究一
探究二
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解析:物体内含有带电的质子和电子,选项A错误;两个物体相互摩擦后,一个物体失去电子带正电,另一个物体得到电子带等量的负电,电子由M转移到N,选项B错误,C正确;因一个电子带电1.6×10-19 C,所以1.6×10-10 C中的电子个数为n= =109个,选项D错误。
答案:C
探究一
探究二
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1.冬天人穿毛衣时很容易产生静电,这种产生静电的方式属于(　　)
A.感应起电 B.接触起电
C.摩擦起电 D.毛衣本身就带电
解析:感应起电的实质是在其他带电体的影响下电子从物体的一部分转移到另一部分;摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个物体。毛衣本身不带电,但在与皮肤摩擦时很容易产生静电,这种产生静电的方式属于摩擦起电,选项C正确。
答案:C
探究一
探究二
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2.(多选)关于摩擦起电现象,下列说法正确的是(　　)
A.摩擦起电现象使本来没有电子和质子的物体中产生电子和质子
B.两种不同材料的绝缘体互相摩擦后,同时带上等量异种电荷
C.摩擦起电可能是因为摩擦导致质子从一个物体转移到了另一个物体而形成的
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正电
解析:摩擦起电实质是由于两个物体的原子核对核外电子的约束能力不相同,因而电子可以在物体间转移。若一个物体失去电子,其质子数就会比电子数多,我们说它带正电;若一个物体得到电子,其质子数就会比电子数少,我们说它带负电。使物体带电并不是创造出电荷。
答案:BD
探究一
探究二
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3.如图所示,不带电的导体B在靠近带正电的导体A后,P端和Q端分别感应出负电荷和正电荷,则以下说法正确的是(　　)
A.若用导线将Q端接地,然后断开,再取走A,则导体B将带负电
B.若用导线将Q端接地,然后断开,再取走A,则导体B将带正电
C.若用导线将Q端接地,然后断开,再取走A,则导体B将不带电
D.若用导线将P端接地,然后断开,再取走A,则导体B将带正电
探究一
探究二
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解析:导体B靠近带正电的导体A后,由于静电感应,靠近A的P端感应出负电荷,而远离A的Q端感应出等量的正电荷。接地后,导体B与大地成为一个新的导体,无论哪一端接地,大地都是这个新导体的远端,而P端仍然是近端,故负电荷仍然在P端,断开导线,取走A后,P端的负电荷就留在导体B上,所以导体B带负电,故选A。
答案:A