電荷和電荷守恒定律

1、第一章第一章 靜電場(chǎng)靜電場(chǎng) 公元前公元前600年左右，希臘人發(fā)現(xiàn)了摩年左右，希臘人發(fā)現(xiàn)了摩擦過(guò)的琥珀吸引輕小物體的現(xiàn)象。擦過(guò)的琥珀吸引輕小物體的現(xiàn)象。 16世紀(jì)，英國(guó)御世紀(jì)，英國(guó)御醫(yī)吉爾伯特提出了電醫(yī)吉爾伯特提出了電荷的概念荷的概念 美國(guó)科學(xué)家富美國(guó)科學(xué)家富蘭克林提出了正負(fù)蘭克林提出了正負(fù)電荷的概念。電荷的概念。歷史的足跡歷史的足跡. 公元公元1世紀(jì)，王充在世紀(jì)，王充在論衡論衡中寫(xiě)中寫(xiě)到：頓牟掇芥到：頓牟掇芥1 1 電荷及其守恒定律電荷及其守恒定律一一.電荷電荷1.兩種電荷兩種電荷 用毛皮摩擦過(guò)的橡膠棒帶負(fù)電用毛皮摩擦過(guò)的橡膠棒帶負(fù)電; 用絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒帶正電用絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒帶正電.2

2、.兩種電荷間的相互作用兩種電荷間的相互作用 同種電荷相互排斥，同種電荷相互排斥， 異種電荷相互吸引異種電荷相互吸引原子原子原子核原子核核外電子核外電子質(zhì)子質(zhì)子中子中子（正電）（正電）（不帶電）（不帶電）質(zhì)子和中子之間有強(qiáng)相互作用質(zhì)子和中子之間有強(qiáng)相互作用核力核力 離原子核較遠(yuǎn)的電子容易受到外界的離原子核較遠(yuǎn)的電子容易受到外界的作用而脫離原子作用而脫離原子、摩擦起電摩擦起電(原因原因) 電子的轉(zhuǎn)移。電子的轉(zhuǎn)移。原來(lái)電中性的物體原來(lái)電中性的物體得到電子則帶上負(fù)電，失去電子的帶得到電子則帶上負(fù)電，失去電子的帶上正電。上正電。金屬導(dǎo)電機(jī)理金屬導(dǎo)電機(jī)理：金屬內(nèi)有自由金屬內(nèi)有自由移動(dòng)的電子移動(dòng)的電子自由電

3、子自由電子 每個(gè)正離子每個(gè)正離子都在自己的平都在自己的平衡位置附近振衡位置附近振動(dòng)而不移動(dòng)。動(dòng)而不移動(dòng)。、靜電感應(yīng)靜電感應(yīng) 一個(gè)帶電體靠近導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體近端帶上一個(gè)帶電體靠近導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體近端帶上異性電，遠(yuǎn)端帶上（等量）同性電。異性電，遠(yuǎn)端帶上（等量）同性電。ABBA 先先分開(kāi)分開(kāi)AB再再拿走帶電體，拿走帶電體，AB分別分別帶上等量異性電荷。帶上等量異性電荷。、靜電感應(yīng)靜電感應(yīng)、接觸帶電、接觸帶電接觸后接觸后再分開(kāi)再分開(kāi)+QQ21Q213.三種帶電方式三種帶電方式 (1)摩擦起電：摩擦起電： 正負(fù)電荷的分開(kāi)和轉(zhuǎn)移正負(fù)電荷的分開(kāi)和轉(zhuǎn)移 (2)接觸起電：接觸起電： 電荷從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)電荷從一個(gè)

4、物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè) 物體物體 (3)感應(yīng)起電：感應(yīng)起電： 電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一 部分部分 問(wèn)題：?jiǎn)栴}：1.物體顯中性，是否是物體中沒(méi)有物體顯中性，是否是物體中沒(méi)有電荷電荷?2.各種起電過(guò)程是否是創(chuàng)造了電荷各種起電過(guò)程是否是創(chuàng)造了電荷?1.起電的本質(zhì)起電的本質(zhì) 無(wú)論是哪種起電方式無(wú)論是哪種起電方式,其本質(zhì)其本質(zhì)都是將正、負(fù)電荷分開(kāi)都是將正、負(fù)電荷分開(kāi),使電荷發(fā)使電荷發(fā)生轉(zhuǎn)移，生轉(zhuǎn)移，實(shí)質(zhì)是電子的轉(zhuǎn)移，并實(shí)質(zhì)是電子的轉(zhuǎn)移，并不是創(chuàng)造電荷不是創(chuàng)造電荷.二二.電荷守恒定律：電荷守恒定律：2.電荷守恒定律電荷守恒定律表述一：表述一： 電荷既電荷既不會(huì)創(chuàng)生不會(huì)創(chuàng)生,也也不

5、會(huì)消滅不會(huì)消滅,它它只能從一個(gè)物體只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體到另一個(gè)物體,或從物體的一部分或從物體的一部分轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移到另一部分到另一部分,在轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，電荷的總量保持在轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，電荷的總量保持不變不變.表述二：表述二： 一個(gè)一個(gè)與外界沒(méi)有電荷交換與外界沒(méi)有電荷交換的系統(tǒng)，的系統(tǒng)，電荷的代數(shù)和保持不變。電荷的代數(shù)和保持不變。接觸后接觸后再分開(kāi)再分開(kāi)接觸后接觸后再分開(kāi)再分開(kāi)+QQ21Q21Q3QQQ電荷的分配原則電荷的分配原則3.電荷的分配原則電荷的分配原則 兩個(gè)帶有兩個(gè)帶有異種電荷異種電荷的導(dǎo)體，接觸后的導(dǎo)體，接觸后先先發(fā)生正負(fù)電荷的發(fā)生正負(fù)電荷的中和中和，然后剩下的電荷，然后剩下的

6、電荷量再進(jìn)行電荷的重新分配；兩個(gè)帶有異量再進(jìn)行電荷的重新分配；兩個(gè)帶有異種電荷的導(dǎo)體接觸，電荷也會(huì)重新分配，種電荷的導(dǎo)體接觸，電荷也會(huì)重新分配，若不受外界影響，若不受外界影響，兩個(gè)兩個(gè)完全相同完全相同的帶的帶電導(dǎo)體電導(dǎo)體,接觸后再分開(kāi)接觸后再分開(kāi),二者將二者將原來(lái)所原來(lái)所帶電量的總和平均分配帶電量的總和平均分配.注意：注意：處理感應(yīng)問(wèn)題時(shí)，利用電中性處理感應(yīng)問(wèn)題時(shí)，利用電中性物體中正負(fù)電荷代數(shù)和為零。物體中正負(fù)電荷代數(shù)和為零。電荷的多少。單位電荷的多少。單位:庫(kù)侖庫(kù)侖 C： 電子所帶的電荷量電子所帶的電荷量：最小電荷量，用最小電荷量，用e表示表示所有帶電體的電荷量或者等于所有帶電體的電荷量或者

7、等于e，或者是，或者是e的整數(shù)倍。故電荷的整數(shù)倍。故電荷量不能連續(xù)變化量不能連續(xù)變化e=1.60 x10-19C：帶電體的電荷量與質(zhì)量的比：帶電體的電荷量與質(zhì)量的比qm 美國(guó)物理學(xué)家美國(guó)物理學(xué)家 密立根密立根(R.A.Millikan)從從1909到到1917年所做的測(cè)量年所做的測(cè)量 微小油滴上所帶電荷的工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，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)

8、發(fā)展史上具有重要的意義。由于滴實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)發(fā)展史上具有重要的意義。由于這個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理清晰易懂，設(shè)備和方法這個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理清晰易懂，設(shè)備和方法 簡(jiǎn)單、簡(jiǎn)單、直觀而有效，所得結(jié)果富有說(shuō)服力，因此它又是直觀而有效，所得結(jié)果富有說(shuō)服力，因此它又是一個(gè)富有啟發(fā)性的實(shí)驗(yàn)，其設(shè)計(jì)思想是值得學(xué)習(xí)一個(gè)富有啟發(fā)性的實(shí)驗(yàn)，其設(shè)計(jì)思想是值得學(xué)習(xí)的。密立根由于測(cè)定了電子電荷和借助光電效應(yīng)的。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，榮獲測(cè)量出普朗克常數(shù)等數(shù)項(xiàng)成就，榮獲1923年諾年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。 以往，油滴實(shí)驗(yàn)中，用眼睛在顯微鏡中觀測(cè)以往，油滴實(shí)驗(yàn)中，用眼睛在顯微鏡中觀測(cè)油滴，時(shí)間

9、一長(zhǎng)，眼睛感到疲勞、酸痛。我們采油滴，時(shí)間一長(zhǎng)，眼睛感到疲勞、酸痛。我們采用攝象機(jī)和監(jiān)視器，對(duì)實(shí)驗(yàn)加以改進(jìn)，制用攝象機(jī)和監(jiān)視器，對(duì)實(shí)驗(yàn)加以改進(jìn)，制成電視顯微成電視顯微 密立根油滴儀，從監(jiān)視器上觀察油密立根油滴儀，從監(jiān)視器上觀察油滴，視野寬廣，圖象鮮明，滴，視野寬廣，圖象鮮明， 觀測(cè)省力，克服了觀測(cè)省力，克服了上述缺點(diǎn)。上述缺點(diǎn)。 例題例題:如圖所示如圖所示,A、B是被絕緣支架分別架是被絕緣支架分別架起的金屬球起的金屬球,并相隔一定距離并相隔一定距離,其中其中A帶正帶正電電,B不帶電不帶電,則以下說(shuō)法中正確的是則以下說(shuō)法中正確的是:A.導(dǎo)體導(dǎo)體B帶負(fù)電帶負(fù)電;B.導(dǎo)體導(dǎo)體B左端出現(xiàn)負(fù)電荷左端出現(xiàn)

10、負(fù)電荷,右端出現(xiàn)右端出現(xiàn)正電荷正電荷,并且電荷量大小相等并且電荷量大小相等;C.若若A不動(dòng)不動(dòng),將將B沿圖中沿圖中aa分開(kāi)分開(kāi),則兩則兩邊的電荷量大小可能不等邊的電荷量大小可能不等,與如何分與如何分有關(guān)有關(guān);D.若若A向向B逐漸靠近逐漸靠近,在在B左端和右端左端和右端的電荷量大小始終相等并且連續(xù)變的電荷量大小始終相等并且連續(xù)變化化;E.若若A、B接觸一下接觸一下,A、B金屬體所金屬體所帶總電荷量保持不變帶總電荷量保持不變.BAaa 分析:本題以靜電感應(yīng)為背景,主要考查電荷守恒定律的應(yīng)用. 導(dǎo)體B雖然不帶電,但存在大量自由電子,在帶正電的A作用下,部分自由電子被吸引運(yùn)動(dòng)到左端,右端由于缺少電子而出現(xiàn)正電荷,但電荷總量仍為零.所以A錯(cuò)B對(duì); 根據(jù)電荷守恒