第一章電荷及其守恒定律

1、第一章第一章 靜電場靜電場 1.1 1.1 電荷及其守恒定律電荷及其守恒定律 北師大集寧附中北師大集寧附中 朱朱 勇勇 一、電荷一、電荷 一般情況下物體不帶電，不帶電的物體內(nèi)是一般情況下物體不帶電，不帶電的物體內(nèi)是 否存在電荷？如何使物體帶電？否存在電荷？如何使物體帶電？ 正電荷正電荷：用絲綢摩擦過的用絲綢摩擦過的玻璃棒玻璃棒； 負(fù)電荷負(fù)電荷：用毛皮摩擦過的用毛皮摩擦過的橡膠棒橡膠棒。 同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。 帶電體有吸引輕小物體的性質(zhì)。帶電體有吸引輕小物體的性質(zhì)。 例：例：有有A、B、C三個完全相同的輕質(zhì)小球，三個完全相同的輕質(zhì)小球， A和和

2、B，B和和C，C和和A間都是相互吸引的，如間都是相互吸引的，如 果果A帶正電，則：帶正電，則： AB、C球均帶負(fù)電球均帶負(fù)電 BB球帶負(fù)電，球帶負(fù)電，C球帶正電球帶正電 CB、C球中必有一個帶負(fù)電，而另一個不球中必有一個帶負(fù)電，而另一個不 帶電帶電 DB、C球都不帶電球都不帶電 二、起電方法二、起電方法 1 1、摩擦起電、摩擦起電 方式：方式：不帶電的物體內(nèi)存在等量正、負(fù)電荷，不帶電的物體內(nèi)存在等量正、負(fù)電荷， 在物體內(nèi)中和，對外不顯電性。但是在物體內(nèi)中和，對外不顯電性。但是不同的不同的 物質(zhì)對電子的束縛、吸引能力不同，物質(zhì)對電子的束縛、吸引能力不同，如如用絲用絲 綢摩擦過的玻璃棒帶正電綢摩擦

3、過的玻璃棒帶正電，那么就可以看出那么就可以看出 絲綢的吸引電子能力強(qiáng)于玻璃棒絲綢的吸引電子能力強(qiáng)于玻璃棒。 思考：思考：毛皮摩擦過的橡膠棒帶負(fù)電。毛皮摩擦過的橡膠棒帶負(fù)電。 2 2、感應(yīng)起電、感應(yīng)起電 方式：方式： 把電荷移近不帶電的把電荷移近不帶電的導(dǎo)體導(dǎo)體，可以使，可以使 導(dǎo)體帶電的現(xiàn)象，叫做靜電感應(yīng)。導(dǎo)體帶電的現(xiàn)象，叫做靜電感應(yīng)。利用靜電利用靜電 感應(yīng)使物體帶電，叫做感應(yīng)起電。感應(yīng)使物體帶電，叫做感應(yīng)起電。 近端感應(yīng)異種電荷，近端感應(yīng)異種電荷， 遠(yuǎn)端感應(yīng)同種電荷。遠(yuǎn)端感應(yīng)同種電荷。 例：例：如圖所示，導(dǎo)體棒如圖所示，導(dǎo)體棒ABAB靠近帶正電的導(dǎo)體靠近帶正電的導(dǎo)體 Q Q放置。用手接觸放置

4、。用手接觸B B端，移去手指再移去端，移去手指再移去Q Q， ABAB帶何種電荷帶何種電荷 ，若手的接觸點(diǎn)改在，若手的接觸點(diǎn)改在A A 端，情況又如何端，情況又如何 。 AB + Q 負(fù)電荷負(fù)電荷 負(fù)電荷負(fù)電荷 絕緣體能不能利用絕緣體能不能利用靜電感應(yīng)靜電感應(yīng)使其帶電？使其帶電？ 不能，沒有自由電子。不能，沒有自由電子。 因為在這類固體帶電中只能是電子移動，當(dāng)因為在這類固體帶電中只能是電子移動，當(dāng)Q Q靠近靠近ABAB時，在時，在A A端就聚集了大量端就聚集了大量 的電子，的電子，B B端就有了多余的正電荷，【用手接觸端就有了多余的正電荷，【用手接觸B B端時，大地中的電子就會轉(zhuǎn)端時，大地中的

5、電子就會轉(zhuǎn) 移到移到ABAB上，移去手指再移去上，移去手指再移去Q Q，ABAB就有了多余的電子而帶負(fù)電?！烤陀辛硕嘤嗟碾娮佣鴰ж?fù)電。】 因為對一個物體來說，電荷分離時是盡可能得要分布在距離最遠(yuǎn)處即兩端，因為對一個物體來說，電荷分離時是盡可能得要分布在距離最遠(yuǎn)處即兩端， 【當(dāng)用手接觸【當(dāng)用手接觸A A端時，端時，ABAB和大地相連構(gòu)成一個整體，所以和大地相連構(gòu)成一個整體，所以Q Q吸引的電子將來源吸引的電子將來源 于大地，移去手指再移去于大地，移去手指再移去Q Q，ABAB仍帶負(fù)電?！咳詭ж?fù)電?！?其實(shí)這與接觸其實(shí)這與接觸A A還是接觸還是接觸B B無關(guān)。手碰上去，相當(dāng)于接地（把人當(dāng)做導(dǎo)體），

6、這樣無關(guān)。手碰上去，相當(dāng)于接地（把人當(dāng)做導(dǎo)體），這樣 導(dǎo)體棒就要與地面等勢。導(dǎo)體棒就要與地面等勢。Q Q還在的時候，若導(dǎo)體棒上面還帶有正電荷，則其電場還在的時候，若導(dǎo)體棒上面還帶有正電荷，則其電場 線必指向無窮遠(yuǎn)（即地面），不等勢，矛盾。所以人的作用就是把多余的正電荷線必指向無窮遠(yuǎn)（即地面），不等勢，矛盾。所以人的作用就是把多余的正電荷 “吸走吸走”。 如果還不懂，還有另一種解釋。當(dāng)人接觸到導(dǎo)體棒的時候，導(dǎo)體棒、人、地球構(gòu)如果還不懂，還有另一種解釋。當(dāng)人接觸到導(dǎo)體棒的時候，導(dǎo)體棒、人、地球構(gòu) 成一個整體，正電荷成一個整體，正電荷Q Q將其上面的正電荷排斥到地球另一端，所以導(dǎo)體棒上面只將其上面的

7、正電荷排斥到地球另一端，所以導(dǎo)體棒上面只 有負(fù)電荷了。有負(fù)電荷了。 至于帶多少負(fù)電荷，這要取決于導(dǎo)體棒與至于帶多少負(fù)電荷，這要取決于導(dǎo)體棒與Q Q的距離和導(dǎo)體棒的形狀。的距離和導(dǎo)體棒的形狀。 3 3、接觸起電、接觸起電 方式：方式：用一個不帶電的物體去接觸另一個帶用一個不帶電的物體去接觸另一個帶 電的物體，帶電物體凈電荷的一部分就會轉(zhuǎn)電的物體，帶電物體凈電荷的一部分就會轉(zhuǎn) 移到原來不帶電的物體上，使原來不帶電的移到原來不帶電的物體上，使原來不帶電的 物體帶電。物體帶電。 +2Q -3Q+Q +Q+Q -Q-Q 接觸后接觸后 再分開再分開 接觸后接觸后 再分開再分開 兩個兩個完全相同完全相同的帶

8、電導(dǎo)體，接觸后再分開，的帶電導(dǎo)體，接觸后再分開， 二者將原來所帶電量的總和平均分配。二者將原來所帶電量的總和平均分配。 例：例：把兩個完全相同的金屬球把兩個完全相同的金屬球A A和和B B接觸一下，接觸一下， 再分開一段距離，發(fā)現(xiàn)兩球之間相互排斥，再分開一段距離，發(fā)現(xiàn)兩球之間相互排斥， 則則A A、B B兩球原來的帶電情況可能是兩球原來的帶電情況可能是 A.A.帶有等量異種電荷帶有等量異種電荷 B.B.帶有等量同種電荷帶有等量同種電荷 C.C.帶有不等量異種電荷帶有不等量異種電荷 D.D.一個帶電，另一個不帶電一個帶電，另一個不帶電 4 4、使物體起電的方法及其實(shí)質(zhì)：、使物體起電的方法及其實(shí)質(zhì)

9、： (1)摩擦起電摩擦起電實(shí)質(zhì)：使自由電子從一個物體實(shí)質(zhì)：使自由電子從一個物體 轉(zhuǎn)移到另一個物體。轉(zhuǎn)移到另一個物體。 (3)接觸起電接觸起電實(shí)質(zhì)：使電荷從一個物體轉(zhuǎn)移實(shí)質(zhì)：使電荷從一個物體轉(zhuǎn)移 到另一物體。到另一物體。 (2)感應(yīng)起電感應(yīng)起電實(shí)質(zhì)：使電荷從物體的一部分實(shí)質(zhì)：使電荷從物體的一部分 轉(zhuǎn)移到另一部分。轉(zhuǎn)移到另一部分。 5 5、驗電器和靜電計、驗電器和靜電計 靜電計中金屬桿下部的水平軸上裝有靜電計中金屬桿下部的水平軸上裝有金屬金屬 指針指針，外面圓筒的底部有接線柱。而在驗電，外面圓筒的底部有接線柱。而在驗電 器中金屬桿的下部懸掛著器中金屬桿的下部懸掛著兩片金箔兩片金箔。 靜電計的靜電計

10、的外殼一定是金屬的外殼一定是金屬的，它在靜電計，它在靜電計 工作時起著重要的作用。而驗電器外殼的主工作時起著重要的作用。而驗電器外殼的主 要作用是為了避免氣流的影響，要作用是為了避免氣流的影響，它一般是用它一般是用 玻璃制作的玻璃制作的。 驗電器與靜電計在結(jié)構(gòu)上的不同驗電器與靜電計在結(jié)構(gòu)上的不同 1 1、三種起電方法、三種起電方法 三、電荷守恒定律三、電荷守恒定律 2 2、起電的本質(zhì)、起電的本質(zhì) 摩擦起電、感應(yīng)起電、接觸起電摩擦起電、感應(yīng)起電、接觸起電 無論是哪種起電方式，其本質(zhì)都是將正、負(fù)無論是哪種起電方式，其本質(zhì)都是將正、負(fù) 電荷分開，使電荷發(fā)生轉(zhuǎn)移，并不是創(chuàng)造電電荷分開，使電荷發(fā)生轉(zhuǎn)移，

11、并不是創(chuàng)造電 荷！荷！電荷的總量保持不變！電荷的總量保持不變！ 表述一：表述一： 電荷既不能創(chuàng)造，也不能消滅，它只能電荷既不能創(chuàng)造，也不能消滅，它只能 從一個物體從一個物體轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移到另一個物體，或從物體的到另一個物體，或從物體的 一部分一部分轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移到另一部分，在轉(zhuǎn)移的過程中，到另一部分，在轉(zhuǎn)移的過程中， 系統(tǒng)的電荷總數(shù)保持不變。系統(tǒng)的電荷總數(shù)保持不變。 表述二：表述二： 一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)，電荷一個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。的代數(shù)和總是保持不變。 四、元電荷四、元電荷 電荷的多少如何表示？它的單位是什么？電荷的多少如何表示？它的單位是什么？ 什么是元電荷？什么是元電荷？ 電荷量：電荷的多少，簡稱電量電荷量：電荷的多少，簡稱電量(Q)(Q)。 單單 位：庫侖位：庫侖(C)(C)。 一個電子所帶電量為元電荷。一個電子所帶電量為元電荷。所有帶電體所所有帶電體所 帶電荷量只能是元電荷的整數(shù)倍。帶電荷量只能是元電荷的整數(shù)倍。 元電荷的數(shù)值是多