電荷人教版高中物理必修3第九章

靜電場(chǎng)及其應(yīng)用公元前600年左右，古希臘學(xué)者泰勒斯就發(fā)現(xiàn)摩擦過(guò)的琥珀吸引輕小物體的現(xiàn)象。摩擦過(guò)的琥珀能夠吸引羽毛。古希臘學(xué)者泰勒斯電現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)歷程公元1世紀(jì)，我國(guó)東漢時(shí)期，學(xué)者王充在《論衡》一書中也寫下“頓牟掇芥”一語(yǔ)。你知道是什么意思嗎？此語(yǔ)意為摩擦過(guò)的玳瑁能吸引像草芥一類的輕小物體。電現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)歷程“頓牟”即“玳?！保且环N海龜。16世紀(jì)，英王御醫(yī)吉爾伯特在研究這類現(xiàn)象時(shí)首先根據(jù)希臘文的琥珀創(chuàng)造了英語(yǔ)中的“electricity”（電）這個(gè)詞，用來(lái)表示琥珀經(jīng)過(guò)摩擦以后具有的性質(zhì)，并且認(rèn)為摩擦過(guò)的琥珀帶有電荷。電現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)歷程費(fèi)城風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)美國(guó)科學(xué)家富蘭克林通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，雷電的性質(zhì)與摩擦產(chǎn)生的電的性質(zhì)完全相同。電現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)歷程揭示了“天電”和“地電”本質(zhì)的統(tǒng)一性。本節(jié)課我們來(lái)了解電荷以及使物體帶電的方法。在一個(gè)簡(jiǎn)單的放電實(shí)驗(yàn)中，富蘭克林借用了數(shù)學(xué)上正負(fù)的概念，第一個(gè)科學(xué)地用正電、負(fù)電概念表示電荷性質(zhì)。他讓A、B兩人分別站在木箱上，用萊頓瓶分別使他們帶上玻璃電和松香電，又讓A、B向站在地上的第三個(gè)人C放電，結(jié)果都有火花閃現(xiàn)。但是如果A、B帶電后先互相握手，再向C放電，結(jié)果都沒有火花閃現(xiàn)。富蘭克林由此發(fā)現(xiàn)玻璃電和松香電可以互相抵消，于是總結(jié)出電荷有兩類，他把玻璃電叫做正電，把松香電叫做負(fù)電，分別用"+""-"符號(hào)來(lái)表示。一、電荷1.電荷：帶電體帶有電荷。2.自然界中有兩種電荷：（1）正電荷：絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒所帶的電荷（2）負(fù)電荷：毛皮摩擦過(guò)的橡膠棒所帶的電荷3.電荷作用規(guī)律：（1）同種電荷相互排斥（2）異種電荷相互吸引（1）定義：帶電體所帶電荷的多少叫作電荷量，用Q或q來(lái)表示。4.電荷量注意：電荷量的正負(fù)表示電性，不表示大小。比較電荷帶電的多少，要比較的是其電荷量的絕對(duì)值，絕對(duì)值大的帶電多。（2）單位：庫(kù)侖，簡(jiǎn)稱庫(kù)，符號(hào)是C。

正電荷的電荷量為正值，負(fù)電荷的電荷量為負(fù)值。摩擦起電的本質(zhì)是什么呢？如何才能使物體帶上電？每個(gè)原子中質(zhì)子的正電荷數(shù)量與電子的負(fù)電荷數(shù)量一樣多，所以整個(gè)原子對(duì)外界表現(xiàn)為電中性。二、物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)1.原子的組成

原子原子核核外電子質(zhì)子中子（正電）（不帶電）（中性）（負(fù)電）（正電）2.金屬的微觀結(jié)構(gòu)1.金屬中原子的外層電子往往會(huì)脫離原子核的束縛而在金屬中自由運(yùn)動(dòng)，這種電子叫作自由電子;2.失去自由電子的原子便成為帶正電的離子（ion），它們?cè)诮饘賰?nèi)部排列起來(lái)，每個(gè)正離子都在自己的平衡位置附近振動(dòng)而不移動(dòng)。3.導(dǎo)體中存在大量的自由電子;絕緣體中幾乎不存在自由移動(dòng)的電荷。思考與討論：原子核通常比較穩(wěn)定，因?yàn)橘|(zhì)子和中子之間有強(qiáng)相互作用。那么核外電子呢？是否也是很穩(wěn)定呢？質(zhì)子和中子之間有強(qiáng)相互作用核力的作用。離原子核較遠(yuǎn)的核外電子容易受到外界的作用而脫離原子。當(dāng)兩種不動(dòng)物質(zhì)組成的物體互相摩擦?xí)r，一些受束縛較弱的電子會(huì)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上。于是，原來(lái)電中性的物體由于得到電子而帶負(fù)電，失去電子的物體則帶正電。這就是摩擦起電的原因。1.摩擦起電（1）定義：通過(guò)摩擦使物體帶電的方式，稱為摩擦起電。三、起電方式

（2）摩擦起電的原因：不同物質(zhì)的原子核束縛電子的能力不同。電子從一個(gè)物體上轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上，得到電子的物體帶負(fù)電，失去電子的物體帶正電，這樣兩個(gè)相互摩擦的物體帶上了等量異種電荷。（3）實(shí)質(zhì)：電子發(fā)生轉(zhuǎn)移。用絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒所帶的正電荷，實(shí)質(zhì)上就是由于兩者摩擦，組成玻璃棒的原子上的若干電子轉(zhuǎn)移到絲綢上，使玻璃棒失去電子帶正電，而絲綢得到電子帶負(fù)電。思考與討論：為什么用絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒帶正電？（1）靜電感應(yīng)：當(dāng)一個(gè)帶電體靠近導(dǎo)體時(shí)，由于電荷間相互吸引或排斥，導(dǎo)體中的自由電荷便會(huì)趨向或遠(yuǎn)離帶電體，使導(dǎo)體靠近帶電體的一端帶異種電荷，遠(yuǎn)離帶電體的一端帶同種電荷。這種現(xiàn)象叫作靜電感應(yīng)。2.感應(yīng)起電（2）感應(yīng)起電：利用靜電感應(yīng)使金屬導(dǎo)體帶電的過(guò)程叫作感應(yīng)起電。（3）實(shí)質(zhì)：電子發(fā)生轉(zhuǎn)移。3.接觸起電（1）不帶電的導(dǎo)體與帶電的物體接觸后會(huì)帶上電荷，這種使導(dǎo)體帶電

的方式叫做接觸起電。（2）兩個(gè)完全相同的帶電導(dǎo)體接觸后電荷的分布規(guī)律①兩個(gè)完全相同的導(dǎo)體，一個(gè)帶電，另一個(gè)不帶電。當(dāng)兩個(gè)導(dǎo)體接觸后再分開時(shí)，兩導(dǎo)體所帶的電荷量相等，都等于原來(lái)電荷量的一半。②兩個(gè)完全相同的導(dǎo)體，帶有不等量的同種電荷，接觸后再分開，將平分電荷總量。③兩個(gè)完全相同的導(dǎo)體，帶有不等量的異種電荷，接觸后再分開，將先中和，再平分剩余電荷。練習(xí)：根據(jù)電荷守恒定律，使兩個(gè)相同的金屬球A、B分別帶+5q和-q的電荷，把它們接觸后分開，則A帶電量為（）A．-4q B．+2q C．+4q D．-2q無(wú)論是摩擦起電還是感應(yīng)起電都沒有創(chuàng)造電荷，只是電荷的分布發(fā)生了變化，電荷并沒有產(chǎn)生和消失。四、電荷守恒定律1.電荷守恒定律經(jīng)典表述：大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)表明，電荷既不會(huì)創(chuàng)生，也不會(huì)消滅，它只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分；在轉(zhuǎn)移過(guò)程中，電荷的總量保持不變，這個(gè)結(jié)論叫作電荷守恒定律。（2）電荷守恒定律近代表述：一個(gè)與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和總是保持不變的。近代物理實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在一定條件下，帶電粒子可以產(chǎn)生或湮沒。例如，一個(gè)高能光子在一定條件下可以產(chǎn)生一個(gè)正電子和一個(gè)負(fù)電子；一對(duì)正、負(fù)電子可以同時(shí)湮沒，轉(zhuǎn)化為光子。不過(guò)在這些情況下，帶電粒子總是成對(duì)產(chǎn)生或湮沒的，兩個(gè)粒子帶電數(shù)量相等但電性相反，而光子又不帶電，所以電荷的代數(shù)和仍然不變。1.元電荷（1）實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的最小電荷量就是電子所帶的電荷量，人們把這個(gè)最小的電荷量叫作元電荷。（2）質(zhì)子、正電子所帶的電荷量與它相同，電性相反。用e表示。（3）所有帶電體的電荷量或者等于e，或者是e的整數(shù)倍。電荷量是不能連續(xù)變化的物理量。四、元電荷（4）元電荷的數(shù)值由美國(guó)科學(xué)家密立根用油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)得到的。e＝1.602176634×10-19C，

在計(jì)算中，可取e＝1.60×10-19C

美國(guó)物理學(xué)家密立根(R.A.Millikan)從1909到1917年所做的測(cè)量微小油滴上所帶電荷的工作，即所謂油滴實(shí)驗(yàn)，在全世界久負(fù)盛名，堪稱實(shí)驗(yàn)物理的典范。他精確地測(cè)定了電子電荷的值，直接證實(shí)了電荷的不連續(xù)性，所以說(shuō)，密立根油滴實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)發(fā)展史上具有重要的意義。密立根由于測(cè)定了電子電荷和借助光電效應(yīng)測(cè)量出普朗克常數(shù)等數(shù)項(xiàng)成就，榮獲1923年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

特別提醒！元電荷是電荷量的單位，不是指某種、某個(gè)電荷。質(zhì)子、電子的電荷量的數(shù)值皆為1.60×10－19C，但它們不叫元電荷，它們電荷量的絕對(duì)值才叫元電荷。電荷的電荷量q與其質(zhì)量m的比值q/m，符號(hào)：C/kg電子的比荷為：2.比荷例如：電子的電荷量e與電子的質(zhì)量me

之比，叫作電子的比荷，電子的質(zhì)量me

＝9.11×10-31kg。1.如圖所示，用絕緣柱支持的導(dǎo)體A和B彼此接觸，起初它們不帶電，貼在兩端下部的金屬箔是閉合的．把帶正電的物體C移近A端，然后把A和B分開較遠(yuǎn)的距離，再移去C，則（）A．C移近A端時(shí)，A端的金屬箔張開，B端的金屬箔閉合B．C移近A端時(shí)，A端的金屬箔閉合，B端的金屬箔張開C．A和B分開，移去C后，B端的金屬箔會(huì)立即閉合D．A和B分開，移去C后，A端的金屬箔仍會(huì)張開D2.關(guān)于摩擦起電和感應(yīng)起電的實(shí)質(zhì)，下列說(shuō)法正確的是（）A．摩擦起電現(xiàn)象說(shuō)明通過(guò)做功可以創(chuàng)造電荷B．摩擦起電說(shuō)明電荷可以從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體C．感應(yīng)起電說(shuō)