1、-1-第 1 章 电荷的相互作用-2-你看不见,却可以被间接显现;你无处不在,伴随着电荷,建立起了新的相互作用规律,改变了人类的生活面貌,启迪了人类的智慧思维静电现象神秘而又常见。在干燥的天气里,与人握手、触摸金属器具、脱化纤衣服时,有时会感觉到有一股“魔力”把你“猛击”一下,夜间还可能闪现火花。这就是静电在作怪。静电与我们的生活密切相关。就让我们一起走进这神奇、神秘的静电世界吧!-3-1.1 静电现象与电荷守恒-4-1.知道两种电荷及电荷间的相互作用规律。2.知道使物体带电的方式及带电本质。3.了解元电荷的含义。4.掌握电荷守恒定律并能解答相关问题。-5-在干燥的冬天,你也许有过这样的经历:
2、经过铺有地毯的走道来到房间门口,在伸手接触金属门把手的一刹那,突然听到“啪”的一声,手被麻了一下,弄得你虚惊一场(如图所示),想一想这是为什么?提示:人在地毯上行走,由于脚与地毯的摩擦,时间久了人身上会带有因摩擦而产生的大量电荷,当人手与金属门把手接触时瞬间放电,会发出“啪”的声响,同时人感到有触电的感觉。-6-一、物体起电的原因1.电荷的种类及相互作用(1)两种电荷电荷 正电荷:用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷负电荷:用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷(2)相互作用:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。-7-2.摩擦起电(1)定义:通过摩擦使物体带电的过程。(2)起电过程:在两个不同物体相互摩擦时
3、,两个物体中都有一些电子脱离原子核的束缚而转移到对方。通常情况下,两个不同材料的物体彼此向对方转移的电子数不相等。失去电子的物体就显示出带正电;得到电子的物体就显示出带负电。(3)本质:摩擦起电并不是摩擦创造电荷,而是物体中的正负电荷重新分配。-8-思考:如图所示,干燥的季节,当人的手接触化纤衣服时,为什么会有触电的感觉?提示:手与衣物摩擦,产生了静电。-9-(4)电荷量:物体所带电荷的多少,简称电荷或电荷量。电荷量的国际单位是库仑,符号:C。3.感应起电(1)定义:利用静电感应使物体带电的过程。(2)静电感应:一个带电物体靠近一个导体时,导体的电荷分布会发生变化,显示出带电现象。(3)本质:
4、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导体。(4)特点:导体靠近带电体的一端带异种电荷,远离的一端带同种电荷。-10-二、电荷守恒1.电荷守恒(1)物体带电的本质:物体内部存在带负电的电子和带正电的质子(组成原子核的一部分)是物体带电的内在原因,如图所示。使物体带电的过程实际上是物体得失电子的过程,原来不带电的物体得到电子带负电,失去电子带正电。-11-(2)电荷守恒定律:电荷既不能被创造,也不能被消灭,只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一个部分转移到另一个部分。在转移过程中,电荷的总量不变。2.元电荷:自然界中最小的电荷单元。元电荷值 e=1.610-19C。3.
5、电子的电荷量 e 跟电子的质量 me 之比,叫做电子的比荷。电子的质量me=9.110-31 kg,因此电子的比荷为 e=1.761011 C/kg。-12-一、三种起电方式的区别和联系 摩擦起电 感应起电 接触起电 产生条件 两个不同物体摩擦 带电体靠近导体 带电体和导体接触 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转移 导体中的自由电子受到带正(负)电物体吸引(排斥)而靠近(远离)电荷之间的相互排斥 举例 摩擦后的毛皮和橡胶棒分别带正电和负电 放于电场中的导体
6、两端带有等量异种电荷 验电器的工作原理 实质 电荷在物体之间和物体内部的转移 -13-1.感应起电成功的关键在于先分开两物体(或先断开接地线)然后再移去带电体。2.感应起电只适用于导体、半导体,绝缘体因其无自由移动的电子而不会感应起电。3.摩擦起电中,对原子核外电子束缚能力差的物体失去电子而带正电,对原子核外电子束缚能力强的物体得到电子而带负电。4.两个完全相同的金属球接触后电荷会重新进行分配,如图所示。电荷分配的原则是:两个完全相同的金属球带同种电荷接触后平分原来所带电荷量的总和;带异种电荷接触后先中和再平分。-14-二、电荷守恒定律的理解1.“中性”“中和”的本质电中性的物体是有电荷存在的
7、,只是代数和为 0,对外不显电性;电荷的中和是指电荷的种类、数量达到异种、等量时,正、负电荷代数和为 0。2.“总量”含义:指电荷的代数和。3.起电过程中电荷变化:不论哪一种起电过程都没有创造电荷,也没有消灭电荷,本质都是电荷发生了转移,也就是说物体所带电荷的重新分配。4.守恒的广泛性电荷守恒定律同能量守恒定律一样,是自然界中最基本的规律,任何电现象都不违背电荷守恒定律,涵盖了包括近代物理实验发现的微观粒子在变化中遵守的规律,如:当一个高能光子与一个原子核相碰时可以产生一个正电子和一个负电子,一对正、负电子可发生“湮灭”,同时产生不带电的光子。在这种情况下,带电粒子总是成对产生或成对“湮灭”,
8、电荷的代数和不变。-15-类型一 电荷基本性质的理解【例 1】绝缘细线上端固定,下端悬挂一个轻质小球 A,A 的表面镀有铝膜;在 A的近旁有一带绝缘柄的金属球 B,开始时,A、B都不带电,如图所示。现使 A、B 分别带上正、负电荷,则()。A.B 将吸引 A,吸引后不放开B.B 先吸引 A,接触后又与 A 分开C.A、B 之间不发生相互作用D.B 立即把 A 排斥开-16-解析:因 A 带正电荷,B 带负电荷,异种电荷相互吸引,轻质小球 A 将向 B 靠拢并与 B 接触。若 A、B 原来所带电荷量不相等,则当 A 与 B 接触后,两球先中和一部分原来的电荷,然后将净余的电荷重新分配,这样就会带
9、上同种电荷,由于同种电荷相互排斥,两球将会被排斥开。若 A、B 原来所带电荷量相等,则 A、B 接触后完全中和而都不带电,A、B 自由分开。答案:B-17-类型二 对静电感应现象的理解【例 2】如图所示,有一带正电荷的验电器,当一金属球 A 靠近验电器的小球 B(不接触)时,验电器的指针偏转角度减小,则()。A.金属球 A 可能不带电B.金属球 A 可能带负电C.金属球 A 可能带正电D.金属球 A 一定带负电-18-解析:验电器的指针之所以偏转,是因为它们都带有正电荷,而同种电荷相排斥。偏转角度的大小决定于它们电荷量的多少。如果 A 球带负电,靠近验电器的 B 球时,异种电荷相互吸引,使指针
10、上的正电荷逐渐“上移”,从而使偏转角度减小。如果 A 球不带电,在靠近 B 球时,发生静电感应现象使 A 球电荷发生极性分布,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。A 球上的感应电荷与验电器上的正电荷发生相互作用,因距离的不同而表现为吸引作用,从而使偏转角度减小。答案:AB-19-题后反思:在静电感应时,即感应起电时,当带电体靠近导体时,导体内的自由电子会靠近或远离带电体。所以,感应起电的实质是在带电体上电荷的作用下,导体上的正、负电荷发生了分离,使电荷从导体的一部分转移到了另一部分。触类旁通:如果该题中 A 带负电,和 B 接触后偏转角度怎么变化?提示:偏
11、转角度变小。-20-类型三 电荷守恒定律【例 3】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QA=6.410-9 C,QB=-3.210-9 C,让两绝缘金属小球接触,在接触过程中,电子如何转移并转移了多少?点拨:在接触过程中,由于 B 球带负电荷,其上多余的电子转移到 A 球,这样中和 A球上的一部分电荷直至 B球为中性不带电,同时,由于 A球上有净余正电荷,B 球上的电子会继续转移到 A 球,直至两球带上等量的正电荷。-21-解析:在接触过程中,电子由 B 球转移到 A 球。接触后两小球各自的带电荷量:QA=QB=+2=6.410-9-3.210-92C=1.610-9 C共
12、转移的电子电荷量为Q=-QB+QB=3.210-9 C+1.610-9 C=4.810-9 C转移的电子数n=4.810-9 C1.610-19 C=3.01010 个答案:电子由 B 球转移到 A 球 3.01010 个-22-题后反思:两个完全相同的金属球接触后电荷会重新进行分配:带同种电荷接触后平分原来所带电荷量的总和;带异种电荷接触后先中和再平分。触类旁通:如果该题中两个电荷的带电性质相同,都为正电荷,其他条件不变,其结论应该是什么?提示:接触后带电荷量平分,每个小球的带电荷量为3.210-9 C+6.410-9 C2=4.810-9 C,转移的电荷量为 1.610-9 C,转移的电子
13、数为1.01010 个。-23-1 下列说法中正确的是()。A.玻璃棒与任何物体摩擦都会带上正电荷B.玻璃棒与其他物体摩擦有可能带上负电荷C.橡胶棒与任何物体摩擦都会带上负电荷D.橡胶棒与其他物体摩擦有可能带上正电荷解析:玻璃棒与丝绸摩擦带上正电荷,说明玻璃棒与丝绸相比,很容易失去电子,所以带上正电荷;玻璃棒与另一种物体摩擦,若这种物体比玻璃棒更容易失去电子,则结果会是玻璃棒带负电,因此选项 A 错误,B 正确。同理可得选项 C错误,D 正确。答案:BD-24-2 关于元电荷,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.元电荷的值通
14、常取作 e=1.6010-19 CD.电荷量 e 的数值最早是由美国物理学家密立根用实验测得的解析:元电荷是最小电荷单元,不是指具体的带电体,选项 A 错误,B 正确;由美国物理学家密立根测得电子电荷的数值,选项 C、D 正确。答案:BCD-25-3 如图所示,挂在绝缘细线下的小轻质通草球,由于电荷的相互作用而靠近或远离,所以()。A.甲图中两球一定带异种电荷B.乙图中两球一定带同种电荷C.甲图中两球至少有一个带电D.乙图中两球只有一个带电-26-解析:若两物体相互排斥,必定带同种电荷;若两物体相互吸引,二者可能带异种电荷,也可能一个带电荷,另一个不带电荷。当只有一个物体带电时,不带电物体由于
15、受到带电物体电荷的作用,原子内部的异种电荷趋向于靠近带电物体,同种电荷趋向于远离带电物体,这一过程类似于静电感应,因此两物体之间的吸引力大于排斥力,宏观上显示的是吸引力。综上可知,选项 B、C 正确。答案:BC-27-4(2011南京高二考试)如图所示,用起电机使金属球 A 带上正电,靠近验电器 B,则()。A.验电器指针不偏转,因为球 A 没有和 B 接触B.验电器指针偏转,因为整个验电器都带上了正电C.验电器指针偏转,因为整个验电器都带上了负电D.验电器指针偏转,因为验电器下部箔片都带上了正电-28-解析:球 A 带正电,靠近验电器 B 时,发生静电感应,验电器的金属球带负电,金属指针带正电,因而偏转。答案:D-29-5 有三个完全相同的金属球,球 A 带大量的正电荷,球 B 带少量的负电荷,球 C 不带电,现让球 C 先跟球 A 接触,继而跟球 B 接触,再跟球 A 接触,继续跟球 B 接触,一直这样反复进行下去,最终三个球的带电情况是()。A.球 A 仍带正电,球 B 仍带负电,球 C 带正电B.三个小球带等量同种电荷C.三个小球都带正电荷,但不等量,球 A 最多,球 B 最少D.不能确定它们是否带等量电荷解析:经过无数次的反复接触,就相当于将三个球同时接触在一起,因此最终会是三个球带等量同种电荷,选项 B 正确。答案:B-30-本课结束 谢谢观看