电荷及其守恒定律

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,No.1,问题探究,No.2,基础导学,No.3,要点突破,No.4,名师解疑,No.5,典例精析,No.6,随堂演练,No.7,课时作业,工具,第一章 静电场,栏目导引,1,电荷及其守恒定律,一、电荷,1,概念：自然界中共有两种电荷，即,和,，其作用的基本特点是：同种电荷相互接近则,，异种电荷相互接近则,2,使物体起电的方法有三种：,即,，其实质都是,(1),摩擦起电：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,，失去电子的物体则带,负电荷,互相排斥,相互吸引,摩擦起电，接触起电、感应起电,电子的转移,负电,正电,正电荷,(2),感应起电：当一个带电体靠近导体时，由于电荷间相互吸引或排斥，导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体，使异体靠近带电体的一端带,，远离的一端带,，这种现象叫,利用静电感应使金属导体带电的过程叫,(3),接触起电：,一个带电物体如果接触另一个导体，电荷会转移到这个导体上，使这个导体也带电，这种现象称为,异种电荷,同种电荷,静电感应,感应起电,接触起电,二、电荷守恒定律,1,第一种表述,电荷既不能,，也不能,，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，在转移的过程中，电荷的,保持不变，这个结论叫做电荷守恒定律,2,第二种表述,一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的,保持不变,创生,消灭,总量,代数和,三、元电荷,1,电荷量：它表示电荷的多少，其单位是,，简称为,，用,C,表示,2,元电荷：最小的电荷量叫做,，用,e,表示，则,e,.,库仑,库,元电荷,1.60,10,19,C,1.76,10,11,C/kg,1,对三种常见起电方式的理解,方式,内容,摩擦起电,感应起电,接触起电,产生及条件,两不同绝缘体摩擦时,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,”,导体上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,下列叙述正确的是,(,),A,摩擦起电是创造电荷的过程,B,接触起电是电荷转移的过程,C,感应起电时，由于带电体和被感应导体不接触所以一定是产生了电荷,D,一对正负电子接触后，电荷会消失，这种现象叫电子的湮灭,解析：,摩擦起电、接触起电、感应起电都是电荷的转移，,A,、,C,错，,B,对，电子,“,湮灭,”,不是电子的消失，而是一个正电子结合一个负电子后整体不再显示电性，,D,错,答案：,B,2,概念辨析,带电、导电、起电,中性、中和,元电荷、自由,电子、电荷量,带电：物体内部有多余电子或缺少电子的状态,中性：物体内正电荷量与负电荷量相等，对外不显示电性的状态,元电荷：最小的电荷量，用,e,表示，,e,1.6,10,19,C,导电：电子或离子在导体内定向移动的过程或现象,起电：使原来不带电的物体带上电的过程,中和：是指两个带等量异种电荷的物体相互接触时，由于正负电荷间的吸引作用，电荷发生转移，最后达到中性状态的过程,电荷量：物体带有电荷数量的多少，单位：库仑，物体总是带有元电荷整数倍的电荷量,自由电子：脱离原子核束缚的电子，能在金属中自由移动,下列说法正确的是,(,),A,电子和质子都是元电荷,B,一个带电体的电荷量为,205.5,倍的元电荷,C,元电荷是最小的带电单位,D,元电荷没有正、负之分,解析：,元电荷是最小的带电单位，数值为,e,1.6,10,19,C,，带电体所带电荷量均为元电荷的整数倍，,B,错，,C,对元电荷不是带电体，没有电性之说，,A,错，,D,对,答案：,CD,1,电子就是元电荷，这种说法正确吗？,提示：,不正确元电荷是最小的带电单位，不是带电粒子，电子所带电荷量的绝对值与元电荷相等，但不能说电子是元电荷,2,验电器的工作原理及作用是什么？,提示：,(1),验电器的工作原理：,当带电的物体与验电器的金属球接触时，有一部分电荷转移到验电器上，与金属球相连的两个金属箔片带上同种电荷，因相互排斥而张开物体带电越多，电荷转移的越多，两金属箔片的斥力越大，张开的角度也越大,当带电体靠近但不接触验电器的金属球时，金属箔片也可张开因为带电体会使近端金属球上感应出异种电荷，而远端箔片上会感应出同种电荷,(,感应起电,),，在斥力作用下箔片张开,(2),验电器的作用：可以判断物体是否带电、带电荷的种类和电荷量的多少,3,在近代物理学中，一对正、负电子的湮灭，转化为一对光子，这种事实与电荷守恒定律矛盾吗？,提示：,不矛盾，这种情况下带电粒子总是成对湮灭或产生，两种电荷数目相等，正负相反，而光子是中性的，本身不带电，所以电荷的代数和不变因此电荷守恒定律也可以叙述为：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变,教材资料分析,实验,取一对用绝缘柱支撑的导体,A,和,B,，使它们彼此接触起初它们不带电，贴在下部的金属箔是闭合的,(,课本图,1.1,1),把带正电荷的球,C,移近导体,A,，金属箔有什么变化？,先把,A,和,B,分开，然后移去,C,，金属箔又有什么变化？,再让,A,和,B,接触，又会看到什么现象？,利用上面介绍的金属结构的模型解释看到的现象,点拨：,当,C,移近,A,时，由于静电感应，电子移到,A,端而使,A,端带上负电，同时,B,端带上正电，故金属箔片仍张开；若先把,A,和,B,分开，再移走,C,，则此时,A,和,B,仍分别带有负电和正电，所以箔片仍张开；移走,C,后若,A,和,B,再接触，则,A,上的负电荷与,B,上的正电荷中和，二者都不带电，箔片闭合,在这里，我们首先要知道并区分开验电器和静电计：,验电器：玻璃瓶、金属箔、金属丝、导体棒箔片张角主要取决于带电量,静电计：金属外壳、指针、金属丝、导体棒指针张角主要取决于电势差,从实验中我们可以发现，并非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，而是当带电体靠近导体棒上端时，金属箔片就张开了因为当带电体靠近金属棒的上端时，由于静电感应，靠近带电体导体棒的一端就带上了与带电体电性相反的电荷，而远离带电体的一端就带上了与带电体电性相同的电荷，所以金属箔片就张开了,.,如右图所示，不带电的枕形导体的,A,、,B,两端各贴有一对金箔当枕形导体的,A,端靠近一带电导体,C,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,中两对金箔分别带异种电荷，选项,C,中两对金箔带同种电荷,解析：,选项,A,错误,B,正确,C,正确,D,正确,综合分析,(1),感应起电并不是导体,A,、,B,中有新的电荷产生而只是内部电荷的重新分布,(2),人是导体，触摸时，,A,、,B,、人体和地球组成一个导体，,A,为近端物体，带异种电荷，地球则为远端，带同种电荷,个性分析,根据静电感应现象，带正电的导体,C,放在枕形导体,A,端附近，由于感应现象，在,A,端出现了负电荷在,B,端出现了正电荷金箔因带同种电荷相斥而张开,用手触摸枕形导体后，,B,端不再是最远端了，人是导体，人的脚部连接的地球是最远端，这样,B,端不再有电荷，,B,端金箔闭合,用手触摸导体时，只有,A,端带负电荷，将手和,C,移走后，不再有静电感应现象，,A,端所带负电荷便分布在枕形导体上，,A,、,B,端均带有负电荷，两对金属箔均张开,综合以上分析可看出，,D,也正确,答案：,BCD,【,反思总结,】,感应起电要求有严格的步骤，要先把,A,、,B,分开，再移走,C,，若先移走,C,，则,A,、,B,上的电荷会很快中和对感应起电的本质要有深刻的认识，对其过程要逐渐加深理解,A,用手接触一下导体的,A,端，导体将带正电荷,B,用手接触一下导体的正中部位，导体仍不带电,C,用手接触一下导体的任何部位，导体将带负电,D,用手接触一下导体,AB,后，只要带正电小球不移走，,AB,不可能带电,答案：,C,【,跟踪发散,】,1,1,：如右图所示，带正电的小球靠近不带电的金属导体,AB,的,A,端，由于静电感应，导体,A,端出现负电荷，,B,端出现正电荷，关于导体,AB,感应起电的说法正确的是,(,),相同的金属球接触后的电荷量分配,若使两完全相同的金属球带电量大小分别为,q,1,、,q,2,，则有,两个完全相同的带电绝缘金属小球,A,、,B,，分别带有电荷量,Q,A,6.410,9 C,，,Q,B,3.210,9 C,，让两绝缘金属小球接触，在接触过程中，电子如何转移？转移了多少？,答案：,见解析,如右图所示，有一带正电的验电器，当一金属球,A,靠近验电器的小球,B,(,不接触,),时，验电器的金箔张角减小，则,(,),A,金属球可能不带电,B,金属球可能带负电,C,金属球可能带正电,D,金属球一定带负电,【,思路点拨,】,靠近和接触验电器金属球都可以判断其是否带电，前者发生的是静电感应现象，后者是因为带电体所带的电荷可以转移到验电器上,解析：,验电器的金箔之所以张开，是因为它们都带有正电荷，而同种电荷相互排斥，张开角度的大小决定于两金箔带电荷量的多少如果,A,球带负电，靠近验电器的,B,球时，异种电荷相互吸引，使金箔上的正电荷逐渐,“,上移,”,，从而使两金箔张角减小，选项,B,正确，同时否定选项,C.,如果,A,球不带电，在靠近,B,球时，发生静电感应现象使,A,球靠近,B,球的端面出现负的感应电荷，而背向,B,球的端面出现正的感应电荷由于,A,球上负电荷离验电器较近而表现为吸引作用，从而使金箔张角减小，选项,A,正确，同时否定选项,D.,故选,A,、,B.,答案：,AB,【,反思总结,】,当带电体靠近验电器金属球或接触验电器金属球时，验电器的金属箔都会张开，但要注意区分带电体靠近验电器金属球和接触金属球时，验电器金箔所带电荷的不同,【,跟踪发散,】,3,1,：如右图所示，用起电机使金属球,A,带上正电，靠近验电器,B,，则,(,),A,验电器金箔不张开，因为球,A,没有和,B,接触,B,验电器金箔张开，因为整个验电器都带上了正电,C,验电器金箔张开，因为整个验电器都带上了负电,D,验电器金箔张开，因为验电器下部箔片都带上了正电,答案：,D,1,关于元电荷的下列说法中正确的是,(,),A,元电荷实质上是指电子和质子本身,B,所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍,C,元电荷的数值通常取作,e,1.6,10,19,C,D,电荷量,e,的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得的,解析：,元电荷实际上是指电荷量，数值为,1.6,10,19,C,，不要误以为元电荷是指某具体的带电物质，如电子元电荷是电荷量值，没有正负电性的区别宏观上所有带电体的电荷量一定是元电荷的整数倍元电荷的具体数值最早是由密立根用油滴实验测得的，测量精度相当高,答案：,BCD,2,电视机的玻璃光屏表面经常有许多灰尘，这主要是因为,(,),A,这是灰尘的自然堆积,B,玻璃有极强的吸附灰尘的能力,C,电视机工作时，屏表面温度较高而吸附灰尘,D,电视机工作时，屏表面有静电而吸附灰尘,解析：,该现象是一种静电现象，即电视机在工作的时候，屏幕表面由于有静电而吸附轻小物体灰尘，即,D,选项正确,答案：,D,3,绝缘细线上端固定，下端挂一轻质小球,a,，,a,的表面镀有铝膜；在,a,近旁放一绝缘金属球,b,.,开始时，,a,、,b,都不带电，如图所示现使,b,带电，则,(,),A,b,将吸引,a,，吸住后不放开,B,b,先吸引,a,，接触后又把,a,排斥开,C,a,、,b,之间不发生相互作用,D,b,立即把,a,排斥开,解析：,b,球带电后，使,a,产生静电感应，感应的结果是,a,靠