電荷及其守恒定律

1.1 1.1 电荷及其守恒定律电荷及其守恒定律一、电荷一、电荷1 电荷概念：电荷是物质的一种性质电荷概念：电荷是物质的一种性质 2 自然界中有两种电荷自然界中有两种电荷（富兰克林命名）富兰克林命名）（1）正电荷：）正电荷：丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷 （2）负电荷：）负电荷：毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。+_二二 物体带电的三种方式物体带电的三种方式 原子原子（中性）（中性）原子核原子核核外电子核外电子质子质子中子中子（正电正电）（不带电（不带电）质子和中子之间有强相互作用质子和中子之间有强相互作用核力核力 离原子核较远的电子容易受到外界的离原子核较远的电子容易受到外界的作用而脱离原子作用而脱离原子1 1、摩擦起电、摩擦起电演示 微观解释：微观解释：电子从一个物体电子从一个物体转移转移到另一个物体上。到另一个物体上。得到电子：带负电得到电子：带负电失去电子：带正电失去电子：带正电金属的特点：金属的特点：金属内有自由金属内有自由移动的电子移动的电子自由电子自由电子 每个正离子每个正离子都在自己的平都在自己的平衡位置附近振衡位置附近振动而不移动。动而不移动。实验实验 感应起电感应起电+实验实验 感应起电感应起电+2 2、感应起电、感应起电（1 1）静电感应静电感应：把电荷移近不带电的导：把电荷移近不带电的导 体，可以使导体带电的现象，叫做静电体，可以使导体带电的现象，叫做静电 感应感应（2 2）感应起电感应起电：利用静电感应使物体：利用静电感应使物体带电，叫做感应起电带电，叫做感应起电 规律：规律：近端感应异种电荷，近端感应异种电荷，远端感应同种电荷远端感应同种电荷（3 3）静电感应微观解释：把带正电的球移近金）静电感应微观解释：把带正电的球移近金属导体属导体A A和和B B时，导体上的自由电子被吸引过来，时，导体上的自由电子被吸引过来，因此导体因此导体A A和和B B带上了等量的异种电荷感应起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，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将电荷从物体的一部分转移到另一部分 3 3、接触带电（、接触带电（补充补充）接触后接触后再分开再分开+QQ21Q21+Q接触后接触后再分开再分开Q3QQQ微观解释：微观解释：电荷从一个物体转移到另一个物体电荷从一个物体转移到另一个物体接触带电电荷分配原则接触带电电荷分配原则 两个带有同种电荷的导体接触，电荷会重新两个带有同种电荷的导体接触，电荷会重新分配，若不受外界影响，两个完全相同的带电分配，若不受外界影响，两个完全相同的带电导体导体,接触后再分开接触后再分开,二者将原来所带电量的总二者将原来所带电量的总和平均分配和平均分配 两个带有异种电荷的导体，接触后先发生正两个带有异种电荷的导体，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，则剩下的重新分配；如果两带电体完全相同，则剩下的电荷平均分配的电荷平均分配 先中和再分配，若带电体相同，则平均分配先中和再分配，若带电体相同，则平均分配 分配公式分配公式 ：静电计(指针式验电器)验电器知识扩展：知识扩展：验电器与静电计验电器与静电计静电计中金属杆下部的水平轴上装有金属静电计中金属杆下部的水平轴上装有金属指针，指针可以绕水平轴灵活转动，外面圆筒指针，指针可以绕水平轴灵活转动，外面圆筒的底部有接线柱。而在验电器中金属杆的下部的底部有接线柱。而在验电器中金属杆的下部悬挂着两片金箔。悬挂着两片金箔。静电计的外壳一定是金属的，它在静电计静电计的外壳一定是金属的，它在静电计工作时起着重要的作用。而验电器外壳的主要工作时起着重要的作用。而验电器外壳的主要作用是为了避免气流的影响，它一般是用玻璃作用是为了避免气流的影响，它一般是用玻璃制作的。制作的。验电器与静电计在结构上的不同验电器与静电计在结构上的不同 验电器的主要作用有：验电器的主要作用有：（1）检验导体是否带电。）检验导体是否带电。（2）检验导体所带电性。）检验导体所带电性。验电器与静电计在作用上的不同验电器与静电计在作用上的不同 静电计也称作指针式验电器，这说明它完全静电计也称作指针式验电器，这说明它完全具备验电器的各种作用。由于静电计的特殊结构，具备验电器的各种作用。由于静电计的特殊结构，使得它又具备验电器不能替代的某些作用。使得它又具备验电器不能替代的某些作用。定量测量两导体间的电压定量测量两导体间的电压。+-+思考思考:是否只有当带电体与导体棒的上端直接接触是否只有当带电体与导体棒的上端直接接触时时,金属箔片才开始张开金属箔片才开始张开?解释看到的现象解释看到的现象.1 1、起电的本质、起电的本质 无论是哪种起电方式无论是哪种起电方式,其本质都其本质都是将正、负电荷分开是将正、负电荷分开,使电荷发生使电荷发生转移，并不是创造电荷转移，并不是创造电荷.二、电荷守恒定律：二、电荷守恒定律：2 2、电荷守恒定律、电荷守恒定律 （物理学的基本定律之一）表述一：表述一：电荷既不能创造电荷既不能创造,也不能消灭也不能消灭,它只能从一个物体转移到另一个它只能从一个物体转移到另一个物体物体,或从物体的一部分转移到或从物体的一部分转移到另一部分另一部分,在转移的过程中，系在转移的过程中，系统的电荷总数保持不变统的电荷总数保持不变.补充补充:近代物理知识近代物理知识:在一定条件下在一定条件下,一个高能光子可以产生一个一个高能光子可以产生一个正电子和一个负电子正电子和一个负电子.-.-产生电荷产生电荷 一对正、负电子可同时湮没，转化为光子。一对正、负电子可同时湮没，转化为光子。-电荷湮没电荷湮没 注意：带电粒子，总是成对产生或湮没。注意：带电粒子，总是成对产生或湮没。电荷守恒定律电荷守恒定律 表述二：表述二：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的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。代数和总是保持不变。三、元电荷.1060.1.319Ce元电荷电荷量电荷的多少，简称电量。电荷的多少，简称电量。符号符号Q Q或或q q 单位单位:库仑库仑 C C.2元电荷最小的电荷量.4的整数倍，或者是或者等于所有带电体的电荷量，均为、电子和质子的电荷量eee)/5mq叫做比荷（量与其质量的比值，、比荷：带电体的电荷kgCkgCmee/1076.11091.01060.1113019电子的比荷为：元电荷的数值最早是由美国科学家密元电荷的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得到的立根用实验测得到的 比较电荷带电量的多少，要比较的是比较电荷带电量的多少，要比较的是其电荷量的绝对值，绝对值大的带电其电荷量的绝对值，绝对值大的带电多尽管电荷量有正负值（正号一般省多尽管电荷量有正负值（正号一般省略），要知道这里的略），要知道这里的“”、“”号不号不表示电荷量的大小，只代表电荷的性质表示电荷量的大小，只代表电荷的性质（种类）（种类）在研究原子、原子核及基本粒子时，为在研究原子、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，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：关于元电荷，下列论述正确的是：A A、把质子或电子叫元电荷、把质子或电子叫元电荷B B、1.601.601010-19-19C C的电量叫元电荷的电量叫元电荷C C、电子带有最小的负电荷，其电量、电子带有最小的负电荷，其电量 的绝对值叫元电荷的绝对值叫元电荷D D、质子带有最小的正电荷，其电量、质子带有最小的正电荷，其电量 的绝对值叫元电荷的绝对值叫元电荷 B、C、D 针对练习针对练习1 1、有、有A A、B B、C C三个塑料小球，三个塑料小球，A A和和B B，B B和和C C，C C和和A A间都是相互吸引的，如果间都是相互吸引的，如果A A带正带正电，则电，则 ：A AB B、C C球均带负电球均带负电B BB B球带负电，球带负电，C C球带正电球带正电C CB B、C C球中必有一个带负电，而另球中必有一个带负电，而另 一个不带电一个不带电D DB B、C C球都不带电球都不带电 C课堂训练课堂训练2 2、把两个完全相同的金属球、把两个完全相同的金属球A A和和B B接触一下，再分接触一下，再分开一段距离，发现两球之间相互排斥，则开一段距离，发现两球之间相互排斥，则A A、B B两球原来的带电情况可能是两球原来的带电情况可能是 （）A A带有等量异种电荷带有等量异种电荷 B B带有等量同种电荷带有等量同种电荷 C C带有不等量异种电荷带有不等量异种电荷 D D一个带电，另一个不带电一个带电，另一个不带电 +A.导体导体B带负电带负电;B.导体导体B左端出现负电荷左端出现负电荷,右端出现正电右端出现正电荷荷,并且电荷量大小相等并且电荷量大小相等;C.若若A不动不动,将将B沿图中虚线分开沿图中虚线分开,则左边则左边的电荷量小于右边的电荷量的电荷量小于右边的电荷量;D.若若A、B接触一下接触一下,A、B金属体所带总金属体所带总电荷量保持不变电荷量保持不变.AB3、如图所示、如图所示,A、B是被绝缘支架分别架是被绝缘支架分别架起的金属球起的金属球,并相隔一定并相隔一定距离距离,其中其中A带正电带正电,B不不带电带电,则以下说法中正确则以下说法中正确的是的是:4 4、图中、图中A A、B B是两个不带电的相同的绝缘金属是两个不带电的相同的绝缘金属球，它们靠近带正电荷的金球球，它们靠近带正电荷的金球C C在下列情况在下列情况中，判断中，判断A A、B B两球的带电情况：两球的带电情况：（1 1）A A、B B接触后分开，再移去接触后分开，再移去C C，则则A_A_，B_B_；（2 2）A A、B B接触，先移去接触，先移去C C后，再把后，再把ABAB分开，分开，则则A_A_，B_B_正电负电不带电不带电5 5、如图所示，导体棒、如图所示，导体棒ABAB靠近带正电的导体靠近带正电的导体QQ放置用手接触放置用手接触B B端，移去手指再移去端，移去手指再移去QQ，ABAB带何种电荷带何种电荷 _ _ 若手的接触点若手的接触点改在改在A A端，情况又如何端，情况又如何_ _。负电荷负电荷负电荷负电荷AB+Q6 6、用一根跟毛皮摩擦过的硬橡胶棒，靠近不带、用一根跟毛皮摩擦过的硬橡胶棒，靠近不带电验电器的金属小球电验电器的金属小球a a，然后用手指瞬间接触，然后用手指瞬间接触一下金属杆一下金属杆c c后拿开橡胶棒，这时验电器小球后拿开橡胶棒，这时验电器小球A A和金箔和金箔b b的带电情况是的带电情况是 （）A Aa a带正电，带正电，b b带负电带负电B Ba a带负电，带负电，b b带正电带正电C Ca a、b b均带正电均带正电D Da a、b b均带负电均带负电E Ea a、b b均不带电均不带电 abc