3-111《电荷及其守恒定律》.ppt
第一章第一章 静电场静电场1.1 电荷及其守恒定律授课人：申辉电电（electric ）闪闪 电电（ lightning ）电离子魔灯人体带电人体带电 电荷亦称电，是实物的一种属性人们对电电荷亦称电，是实物的一种属性人们对电的认识最初来自摩擦起电现象和自然界的雷电现的认识最初来自摩擦起电现象和自然界的雷电现象例如，在公元象例如，在公元3世纪，我国晋朝张华的世纪，我国晋朝张华的博博物志物志中就有记载：中就有记载：“今人梳头，解着衣，有随今人梳头，解着衣，有随梳解结，有光者，亦有咤声梳解结，有光者，亦有咤声”这是世界上关于这是世界上关于摩擦起电引起闪光和噼啪之声的较早记载古人摩擦起电引起闪光和噼啪之声的较早记载古人发现，用毛皮摩擦过的琥珀能够吸引羽毛、头发发现，用毛皮摩擦过的琥珀能够吸引羽毛、头发等轻小物体随后人们进一步发现，摩擦后能够等轻小物体随后人们进一步发现，摩擦后能够吸引轻小物体的现象并不是琥珀所独有的，像玻吸引轻小物体的现象并不是琥珀所独有的，像玻璃棒、火漆棒、硬橡胶棒、硫磺块或水晶块等，璃棒、火漆棒、硬橡胶棒、硫磺块或水晶块等，用毛皮或丝绸摩擦后也能吸引轻小物体用毛皮或丝绸摩擦后也能吸引轻小物体一、电荷一、电荷电荷是一种物质属性电荷是一种物质属性1、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（positive charge）： 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（ negative charge ）： 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、起电的三种方式二、起电的三种方式（1）、摩擦起电）、摩擦起电（2）、感应起电）、感应起电（3）、接触起电）、接触起电（一）、摩擦起电（一）、摩擦起电 原子原子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）（中性）（中性）（负电负电）（正电正电）摩擦时，摩擦时，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。得得到电子：带到电子：带负负电电失失去电子：带去电子：带正正电电实例分析实例分析：（负电）（负电）丝 绸（得电子）（得电子）（正电）（正电）玻璃棒（失电子）（失电子）电子转移电子转移（正电）（正电）毛 皮（失电子）（失电子）（负电）（负电）橡胶棒（得电子）（得电子）电子转移电子转移（二）、感应起电（二）、感应起电静电感应：把带电球C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转移到另一部分 1、静电感应：、静电感应： 把电荷移近不带电的导体，可以使导体带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。电的现象，叫做静电感应。2、感应起电：、感应起电：利用静电感应使物体带电，叫做感应起电利用静电感应使物体带电，叫做感应起电 （1）定义：）定义：（2）规律：）规律：近近端感应端感应异异种电荷种电荷远远端感应端感应同同种电荷种电荷近异近异远同远同（1）定义：）定义：（2）本质：）本质：电荷从物体的一部分电荷从物体的一部分转移转移到另一部分。到另一部分。（三）、接触起电（三）、接触起电 1、定义：、定义： 当带电体与导体相接触时，电荷会被转移到导当带电体与导体相接触时，电荷会被转移到导体上，使导体也带上电，这种方式叫做接触起电。体上，使导体也带上电，这种方式叫做接触起电。 电荷从一个物体电荷从一个物体转移转移到另一个物体。到另一个物体。 2、本质本质：3、中和：、中和： 指两个带等量异号电荷的物体，相互接指两个带等量异号电荷的物体，相互接触时，由于正、负电荷间的吸引作用，电荷触时，由于正、负电荷间的吸引作用，电荷发生转移，最后达到发生转移，最后达到中性中性状态的一个过程。状态的一个过程。接触起电的电荷量分布原则接触起电的电荷量分布原则 （1）完全相同的两个带同号电荷的金属球，电荷量分别为Q1和Q2，接触后各自的电荷量相等，即Q1=Q2=_ （2）完全相同的两个带异号电荷的金属球，电荷量分别为Q1和-Q2，接触后各自的电荷量相等，即Q1=Q2=_闪电现象解释 剧烈的气流运动使云层相互摩擦，摩擦导致云层间异种电荷大量积聚（摩剧烈的气流运动使云层相互摩擦，摩擦导致云层间异种电荷大量积聚（摩擦起电）。靠近地面云层中电荷的大量积聚，会使地面因静电感应而产生电擦起电）。靠近地面云层中电荷的大量积聚，会使地面因静电感应而产生电荷积聚荷积聚( (感应起电感应起电) )。云层之间、云层与地面之间会形成几百万伏的电压。这个。云层之间、云层与地面之间会形成几百万伏的电压。这个高压足以击穿空气，瞬时产生几十万安培的电流。电流生热使空气发光，叫高压足以击穿空气，瞬时产生几十万安培的电流。电流生热使空气发光，叫闪电闪电。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. . 摩擦起电和接触起电是电荷从摩擦起电和接触起电是电荷从“一个物体转移到另一个物体一个物体转移到另一个物体”，感，感应起电是电荷从应起电是电荷从“物体的一部分转移物体的一部分转移到另一部分到另一部分”。三、电荷守恒定律：三、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, ,它只能从它只能从一个物体转移到另一个物体一个物体转移到另一个物体, ,或从物体的或从物体的一部分转移到另一部分一部分转移到另一部分, ,在转移的过程中，在转移的过程中，系统的电荷总数保持不变系统的电荷总数保持不变. . 表述二：表述二： 一个与外界没有电荷交换的系统，在一个与外界没有电荷交换的系统，在发生正负电荷湮没的过程中，电荷的代发生正负电荷湮没的过程中，电荷的代数和总是保持不变。数和总是保持不变。 3、对电荷守恒定律的理解、对电荷守恒定律的理解 （1）两个物体之间或物体的两部分之间能转）两个物体之间或物体的两部分之间能转移的是电子；移的是电子； （2）起电过程的实质是物体中正、负电荷）起电过程的实质是物体中正、负电荷 的分离或转移；的分离或转移； （3）电荷中和的实质是正、负电荷的结合；）电荷中和的实质是正、负电荷的结合； （4）在分离、转移、结合等过程中电荷的总）在分离、转移、结合等过程中电荷的总 量保持不变。量保持不变。四、电荷量、元电荷、比荷四、电荷量、元电荷、比荷电荷量电荷量 元电荷元电荷 比荷比荷 电荷的多少叫做电荷量符号：电荷的多少叫做电荷量符号：Q或或q 单位：库仑单位：库仑 符号：符号：C 电子所带的电荷量，用电子所带的电荷量，用e表示，表示， e=1.6010-19C注意：注意：所有带电体的电荷量或者等于所有带电体的电荷量或者等于e，或者等于，或者等于e的整数倍。电荷量是不能连续变化的物理量。最早的整数倍。电荷量是不能连续变化的物理量。最早由美国物理学家密立根测得。由美国物理学家密立根测得。电荷的电荷量电荷的电荷量q与其质量与其质量m的比值的比值q/m，符号：，符号：C/五、如何判断物体是否带电五、如何判断物体是否带电金属箔片金属箔片金属球金属球金属杆金属杆金属指针金属指针选用验电器检验物体是否带电选用验电器检验物体是否带电静电计中金属杆下部的水平轴上装有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，金属指针，指针可以绕水平轴灵活转动，外面圆筒的底部有接线柱。外面圆筒的底部有接线柱。而在验电器中而在验电器中金属杆的下部悬挂着两片金箔。金属杆的下部悬挂着两片金箔。静电计的外壳一定是金属的，金属外静电计的外壳一定是金属的，金属外壳与内部的金属杆及金属指针构成了一个壳与内部的金属杆及金属指针构成了一个特殊的电容器，它在静电计工作时起着重特殊的电容器，它在静电计工作时起着重要的作用。要的作用。而验电器外壳的主要作用是为而验电器外壳的主要作用是为了避免气流的影响，它一般是用玻璃制作了避免气流的影响，它一般是用玻璃制作的。的。 被检验物体接触验电器金被检验物体接触验电器金属球时，将电荷传到箔片上，属球时，将电荷传到箔片上，使两个箔片带上同种电荷。同使两个箔片带上同种电荷。同种电荷会相互排斥，使两个箔种电荷会相互排斥，使两个箔片张开一定角度，从而判断被片张开一定角度，从而判断被检验物体带电。检验物体带电。+-+验电器思考思考:是否只有当带电体与导体棒的上端直接接是否只有当带电体与导体棒的上端直接接触时触时,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.带电物体接近验电器（1）用带正电得物体接近验电器的金属球，若验电器原来不带电，由于静电感应，验电器的金属球感应出负电荷，而金属箔片则由于带正电而张开一定角度；（2）用带正电的物体接近验电器的金属球，若验电器原来带正电，由于静电感应，同种电荷相斥，金属球的正电荷量减少，金属箔片电荷量增多，张角变大；（3）用带正电得物体接近验电器的金属球，若验电器原来带负电，则异种电荷相互吸引，金属球电荷量增大，金属箔片的电荷量可能减少，也可能先减少，然后带正电且电荷量增加，因此其张角可能减少，也可能先减少后增大；小节检测小节检测2 2对物体带电现象的叙述，正确的对物体带电现象的叙述，正确的是（是（ ）A物体带电一定具有多余的电子物体带电一定具有多余的电子B摩擦起电实质上是电荷从一个物摩擦起电实质上是电荷从一个物体转移到另一个物体的过程体转移到另一个物体的过程C物体所带电荷量可能很小，甚至物体所带电荷量可能很小，甚至小于小于eD电中和是等量异种电荷完全相互电中和是等量异种电荷完全相互抵消的现象抵消的现象BD5 5、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接接触一下，再分开一段距离，发现两触一下，再分开一段距离，发现两球之间相互排斥，则球之间相互排斥，则A A、B B两球原来两球原来的带电情况可能是的带电情况可能是 （ ）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.AB7、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:9 9、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+Q 温馨提示：凡遇温馨提示：凡遇到接地问题时，该导到接地问题时，该导体与地球组成一个导体与地球组成一个导体，则该导体视为近体，则该导体视为近端物体，带异号电荷，端物体，带异号电荷，地球视为远端物体，地球视为远端物体，带同号电荷。带同号电荷。abc
