9.1 电荷 课件-2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册21张PPT

第九章 静电场及其应用
电荷
问题与目标
1.知道两种电荷及其相互作用，知道电荷量的概念。
2.知道摩擦起电和感应起电，知道摩擦起电不是创造了电荷，而是使物体中的正、负电荷分开了。
3.知道电荷守恒定律。
4.知道什么是元电荷，什么是比荷
在天气干燥时，脱掉外衣后再去摸金属门把手，常常会被电一下，大家知道这是为什么吗?通过本节课的学习，我们就能找到答案。
问题1：什么是电荷?什么叫摩擦起电?电荷有几种?什么叫电荷量?
摩擦过的琥珀能吸引像羽毛一类的轻小物体，我们就认为摩擦过的琥珀带有电荷。人们发现，很多物体都会由于摩擦而带电，并称这种方式为摩擦起电。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，并命名了正电荷和负电荷。迄今为止，人们没有发现对这两种电荷都排斥或都吸引的电荷。
一、电荷
自然界的电荷只有两种。电荷的多少叫作电荷量，用Q表示，有时也可以用g来表示。在国际单位制中，它的单位是库仑，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。
问题2：为什么有的物体容易带电，而有的物体很难带电呢?
可以先来讨论一下下面几个问题：
(1)原子由什么组成?
(2)为什么原子对外界表现为电中性?
(3)原子核稳定还是最外层的电子稳定?摩擦起电的原因和电子的稳定性有关吗?
(4)金属导体中最外层电子有什么特点?最外层电子又叫什么？
(5)绝缘体中有没有自由移动的电荷?
原子是由带正电的质子、不带电的中子以及带负电的电子组成的、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。
原子内部的质子和中子被紧密地束缚在一起构成原子核，原子核的结构一般是很稳定的。通常离原子核较远的电子受到的束缚较弱，容易受到外界的作用而脱离原子。当两种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。
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。失去自由电子的原子便成为带正电的离子，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，只有自由电子穿梭其中，这就使金属成为导体。绝缘体中几乎不存在能自由移动的电荷。
二、静电感应
演示：取一对用绝缘柱支持的导体A和B，使它们彼此接触。起初它们不带电，贴在下部的两片金属箔是闭合的。
问题1：手握绝缘棒，把带正电荷的带电体C移近导体A，金属箔有什么变化?
可以看到导体A和B上的金属箔都张开了，这表示导体A和B都带了电。
问题2：手持绝缘柱把导体A和B分开，然后移开C，金属箔又有什么变化?再让导体A和B接触，又会看到什么现象?这说明A和B带的是同种电荷还是异种电荷?
可以看到导体A和B上的金属箔仍张开，说明导体A和B上仍带有电荷。可以看到金属箔再次闭合，说明导体A和B又不带电了。这是因为导体A和B带有相同电荷量的异种电荷。
问题3：发生上述现象的原理是什么?
当带正电荷的C靠近彼此接触的导体A和B时，由于电荷间的相互吸引，导体中的自由电子便会移至导体A的左端，使导体A带负电，导体B带正电。如果在导体A和B接触的条件下先将导体A和B分开，再将C移走，则导体A和B都带了电；如果移走C后，将带电的导体A和B接触，导体A和B上的电荷将中和，导体A和B就又不会带电了。
问题4：当带电体靠近验电器导体棒的上端时，导体棒下端的金属箔是否会张开?
金属箔会张开，其实这就是静电感应现象。
三、电荷守恒定律
问题1：感应起电和摩擦起电有什么相同点吗?
都是电荷的重新分布，而不是产生了新的电荷；而且，在重新分布过程中，电荷的总量不发生变化。
问题2：电荷守恒定律的内容是什么?
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。
另一种更普遍的表述：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变。
四、元电荷
问题1：什么是元电荷?带电体的电荷量是任意的吗?
迄今为止，实验发现的最小电荷量就是电子所带的电荷量。质子、正电子所带的电荷量与它相同，电性相反。人们把这个最小的电荷量叫作元电荷，用e表示。实验还发现，所有带电体的电荷量都是e的整数倍。这就是说，电荷量是不能连续变化的物理量。
问题2：元电荷的数值最早是谁测得的，并因此获得了诺贝尔物理学奖?元电荷现在公认的数值是多少?计算中可取多少？
元电荷e的数值，最早是由美国物理学家密立根测得的，他因此获得诺贝尔物理学奖。现在公认的元电荷e的值为e=1.602176634×10-19C，计算中可取e=1.60×10-19?C。
问题3：电子的比荷是什么?
电子的电荷量e和电子的质量me之比，叫作电子的比荷。
课堂训练
1.下列说法正确的是(?? )
A.元电荷就是质子或电子
B.真空中点电荷的电场中某一点的电场强度大小与场源电荷无关
C.静电平衡状态下导体表面处的电场强度不为零,方向跟导体表面垂直
D.若有一小段通电导体在某点不受磁场力的作用,则该点的磁感应强度一定为0
C
2.下列说法中正确的是( )
A.点电荷就是体积很小的带电体
B.点电荷就是体积和带电荷量都很小的带电体
C. 元电荷实质上是指电子和质子本身
D.元电荷的值通常取
D
3.下列说法正确的是（ ）
A.电场是人们假想的，不是客观存在的
B.电场线就是点电荷在电场中的运动轨迹
C.元电荷是指带电量最小的电荷，比如电子和质子
D.当两个带电体的形状和大小对它们的相互作用力的影响可忽略时，这两个带电体就能看作点电荷
D
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