《電荷及其守恒定律》課件

1、牛頓曾說：“我認為自己不過像在海灘上玩耍的男孩，不時地尋找比較光滑的卵石或比較漂亮的貝殼，以此為樂。而我面前，則是一片尚待發(fā)現(xiàn)的真理的大海。”是的，牛頓并沒有發(fā)現(xiàn)值得我們知道的每一樣?xùn)|西，其中包括電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象其實，人類研究電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象的歷史比起研究力學(xué)的歷史要更加豐富多彩，電和磁的世界也比機械運動的世界更加錯綜復(fù)雜。從這章開始，我們將進入更有趣的電和磁的世界1.1 電荷及其守恒定律電荷及其守恒定律 電荷亦稱電，是實物的一種屬性人們對電的認電荷亦稱電，是實物的一種屬性人們對電的認識最初來自摩擦起電現(xiàn)象和自然界的雷電現(xiàn)象例識最初來自摩擦起電現(xiàn)象和自然界的雷電現(xiàn)象例如，在公元如，在公元3世紀，我

2、國晉朝張華的世紀，我國晉朝張華的博物志博物志中就中就有記載：有記載：“今人梳頭，解著衣，有隨梳解結(jié)，有光今人梳頭，解著衣，有隨梳解結(jié)，有光者，亦有咤聲者，亦有咤聲”這是世界上關(guān)于摩擦起電引起閃這是世界上關(guān)于摩擦起電引起閃光和噼啪之聲的較早記載古人發(fā)現(xiàn)，用毛皮摩擦光和噼啪之聲的較早記載古人發(fā)現(xiàn)，用毛皮摩擦過的琥珀能夠吸引羽毛、頭發(fā)等輕小物體隨后人過的琥珀能夠吸引羽毛、頭發(fā)等輕小物體隨后人們進一步發(fā)現(xiàn)，摩擦后能夠吸引輕小物體的現(xiàn)象并們進一步發(fā)現(xiàn)，摩擦后能夠吸引輕小物體的現(xiàn)象并不是琥珀所獨有的，像玻璃棒、火漆棒、硬橡膠棒、不是琥珀所獨有的，像玻璃棒、火漆棒、硬橡膠棒、硫磺塊或水晶塊等，用毛皮或絲綢摩

3、擦后也能吸引硫磺塊或水晶塊等，用毛皮或絲綢摩擦后也能吸引輕小物體輕小物體一、電荷一、電荷 凡是物體有了上述吸引輕小物體的性質(zhì)，我們就說凡是物體有了上述吸引輕小物體的性質(zhì)，我們就說它帶了電當時因認識水平有限，人們還并不明了電它帶了電當時因認識水平有限，人們還并不明了電的本質(zhì)，認為電是依附在物體上的，因而把它稱為電的本質(zhì)，認為電是依附在物體上的，因而把它稱為電荷，并把電荷的攜帶者稱為帶電體習(xí)慣上也常常把荷，并把電荷的攜帶者稱為帶電體習(xí)慣上也常常把帶電的微粒叫電荷例如運動電荷、自由電荷等，這帶電的微粒叫電荷例如運動電荷、自由電荷等，這種名稱一直沿用到現(xiàn)在實驗證明，自然界中只存在種名稱一直沿用到現(xiàn)在實

4、驗證明，自然界中只存在兩種性質(zhì)的電荷，而且同種電荷互相排斥；異種電荷兩種性質(zhì)的電荷，而且同種電荷互相排斥；異種電荷互相吸引為了區(qū)別兩種電荷，歷史上由美國富蘭克互相吸引為了區(qū)別兩種電荷，歷史上由美國富蘭克林首先提出：把用毛皮摩擦過的硬橡膠棒所帶的電荷林首先提出：把用毛皮摩擦過的硬橡膠棒所帶的電荷叫負電荷，而把綢子摩擦過的玻璃棒所帶的電荷叫正叫負電荷，而把綢子摩擦過的玻璃棒所帶的電荷叫正電荷這種規(guī)定完全是人為的，并具有相對性，但國電荷這種規(guī)定完全是人為的，并具有相對性，但國際上一直沿用到今天際上一直沿用到今天一、電荷一、電荷電荷是一種物質(zhì)屬性電荷是一種物質(zhì)屬性1、自然界中有兩種電荷、自然界中有兩種

5、電荷（富蘭克林命名）富蘭克林命名）（1）正電荷：）正電荷： 絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷 （2）負電荷：）負電荷： 毛皮摩擦過的橡膠棒所帶的電荷毛皮摩擦過的橡膠棒所帶的電荷同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。+_使物體帶電的方法：1 1、摩擦起電、摩擦起電演示演示 微觀解釋：微觀解釋：電子從一個物體電子從一個物體轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移到另一個物體上。到另一個物體上。得到電子：帶負電得到電子：帶負電失去電子：帶正電失去電子：帶正電+摩擦起電摩擦起電現(xiàn)代科學(xué)早已把物質(zhì)結(jié)構(gòu)的秘密揭開：物現(xiàn)代科學(xué)早已把物質(zhì)結(jié)構(gòu)的秘密揭開：物質(zhì)都是由分子組成而分子由原子

6、組成，質(zhì)都是由分子組成而分子由原子組成，原子是由一個帶正電的原子核和一定數(shù)目原子是由一個帶正電的原子核和一定數(shù)目的繞核運動的帶負電的電子組成原子核的繞核運動的帶負電的電子組成原子核所帶正電量的總數(shù)與核外所有電子的負電所帶正電量的總數(shù)與核外所有電子的負電量總數(shù)是相等的，且正電荷、負電荷分布量總數(shù)是相等的，且正電荷、負電荷分布的中心（常稱電荷中心）重合因而，在的中心（常稱電荷中心）重合因而，在通常情況下，整個原子呈電中性（所謂不通常情況下，整個原子呈電中性（所謂不帶電）當原子因某種原因（如摩擦、受帶電）當原子因某種原因（如摩擦、受熱、化學(xué)變化等），而失去一個或幾個電熱、化學(xué)變化等），而失去一個或幾

7、個電子時，原子就顯為子時，原子就顯為“帶正電帶正電”，獲得額外，獲得額外電子時，就顯為電子時，就顯為“帶負電帶負電”所以，實質(zhì)所以，實質(zhì)上物體的帶電過程就是電子的得失過上物體的帶電過程就是電子的得失過程比如用絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的正程比如用絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的正電荷，實質(zhì)上就是由于兩者摩擦，組成玻電荷，實質(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，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，而絲綢得到電使玻璃棒失去電子帶正電，而絲綢得到電子帶負電子帶負電使物體帶電的方法：1、摩擦起電2、感應(yīng)起電、感應(yīng)起電（3）靜電感應(yīng)的原因：把帶電球C移近金屬導(dǎo)體A和

8、B時，導(dǎo)體上的自由電子被吸引過來，因此導(dǎo)體A和B帶上了等量的異種電荷感應(yīng)起電沒有創(chuàng)造電荷，而是使物體中的正負電荷分開，將電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分 2 2、感應(yīng)起電、感應(yīng)起電使物體帶電的方法：演示演示（1 1）靜電感應(yīng)靜電感應(yīng)：把電荷移近不帶電的導(dǎo)：把電荷移近不帶電的導(dǎo) 體，可以使導(dǎo)體帶電的現(xiàn)象，叫做靜電體，可以使導(dǎo)體帶電的現(xiàn)象，叫做靜電 感應(yīng)感應(yīng)（2 2）感應(yīng)起電感應(yīng)起電：利用靜電感應(yīng)使物體：利用靜電感應(yīng)使物體帶電，叫做感應(yīng)起電帶電，叫做感應(yīng)起電 規(guī)律：規(guī)律：近端感應(yīng)異種電荷，近端感應(yīng)異種電荷， 遠端感應(yīng)同種電荷遠端感應(yīng)同種電荷使物體帶電的方法：3 3、接觸帶電、接觸帶電微觀解釋：微觀

9、解釋：電荷從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體電荷從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體例：兩個完全一樣的金屬小球例：兩個完全一樣的金屬小球A、B，其中，其中A帶電為帶電為Q，B不帶電，將不帶電，將A與與B接觸后再分開，接觸后再分開，則則A、B球的帶電情況怎樣？球的帶電情況怎樣？接觸帶電電荷分配原則接觸帶電電荷分配原則 兩個帶有同種電荷的導(dǎo)體接觸，電荷會重兩個帶有同種電荷的導(dǎo)體接觸，電荷會重新分配，若不受外界影響，兩個完全相同新分配，若不受外界影響，兩個完全相同的帶電導(dǎo)體的帶電導(dǎo)體, ,接觸后再分開接觸后再分開, ,二者將原來所帶二者將原來所帶電量的總和平均分配電量的總和平均分配 兩個帶有異種電荷的導(dǎo)體，接觸后先發(fā)

10、生兩個帶有異種電荷的導(dǎo)體，接觸后先發(fā)生正負電荷的中和，然后剩下的電荷量再進正負電荷的中和，然后剩下的電荷量再進行電荷的重新分配；如果兩帶電體完全相行電荷的重新分配；如果兩帶電體完全相同，則剩下的電荷平均分配同，則剩下的電荷平均分配例例1：毛皮與橡膠棒摩擦后，毛皮帶正電，這是因為（ ） A毛皮上的一些電子轉(zhuǎn)移到橡膠棒上了 B毛皮上的一些正電荷轉(zhuǎn)移到了橡膠棒上了 C橡膠棒上的一些電子轉(zhuǎn)移到了毛皮上了 D橡膠棒上的一些正電荷轉(zhuǎn)移到毛皮上了結(jié)論：摩擦起電實質(zhì)是電子從一個物體結(jié)論：摩擦起電實質(zhì)是電子從一個物體轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移到另到另一個物體上。一個物體上。得到電子：帶負電得到電子：帶負電失去電子：帶正電失去電子

11、：帶正電例例2 2：絕緣細線上端固定，下端懸掛一個輕質(zhì)小球a，a的表面鍍有鋁膜，在a的附近，有一個絕緣金屬球b，開始a、b都不帶電，如圖所示，現(xiàn)在使a帶電，則：A、a、b之間不發(fā)生相互作用B、b將吸引a，吸住后不放C、b立即把a排斥開D、b先吸引a，接觸后又把a排斥開D【例例】如圖所示，不帶電的枕形導(dǎo)體的如圖所示，不帶電的枕形導(dǎo)體的A、B兩端各貼有一對金箔。當枕形導(dǎo)體的兩端各貼有一對金箔。當枕形導(dǎo)體的A端靠近端靠近一帶電導(dǎo)體一帶電導(dǎo)體C時（時（ ） AA端金箔張開，端金箔張開，B端金箔閉合端金箔閉合 B用手觸摸枕形導(dǎo)體后，用手觸摸枕形導(dǎo)體后，A端金箔仍張端金箔仍張開，開，B端金箔閉合端金箔閉合

12、 C用手觸摸枕形導(dǎo)體后，將手和用手觸摸枕形導(dǎo)體后，將手和C都移都移走，兩對金箔均張開走，兩對金箔均張開 D選項選項A中兩對金箔分別帶異種電荷，中兩對金箔分別帶異種電荷，選項選項C中兩對金箔帶同種電荷中兩對金箔帶同種電荷BCD通過剛才對三種起電方式本質(zhì)的分析，思考滿足共同的規(guī)律是什么？由此我們可以得出的結(jié)論是什么？1 1、起電的本質(zhì)、起電的本質(zhì) 無論是哪種起電方式無論是哪種起電方式, ,其本質(zhì)都其本質(zhì)都是將正、負電荷分開是將正、負電荷分開, ,使電荷發(fā)生使電荷發(fā)生轉(zhuǎn)移，并不是創(chuàng)造電荷轉(zhuǎn)移，并不是創(chuàng)造電荷. .二、電荷守恒定律：二、電荷守恒定律：2 2、電荷守恒定律、電荷守恒定律 （物理學(xué)的基本定

13、律之一 ） 表述一：表述一： 電荷既不能創(chuàng)造電荷既不能創(chuàng)造, ,也不能消滅也不能消滅, ,它只能從它只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體, ,或從物體的或從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分一部分轉(zhuǎn)移到另一部分, ,在轉(zhuǎn)移的過程中，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。荷的代數(shù)和總是保持不變。閱讀課本，了解以下幾個物理概念：閱讀課本，了解以下幾個物理概念：電荷量電荷量 元電荷元電荷 比荷比荷 電荷的多少叫做電荷量符號：電荷的多少叫做電荷量符號：Q或或

14、q 單位：庫侖單位：庫侖 符號：符號：C 電子所帶的電荷量，用電子所帶的電荷量，用e表示，表示， e=1.6010-19C注意：所有帶電體的電荷量或者等于注意：所有帶電體的電荷量或者等于e，或者等于，或者等于e的整數(shù)倍。電荷量是不能連續(xù)變化的物理量。最早的整數(shù)倍。電荷量是不能連續(xù)變化的物理量。最早由美國物理學(xué)家密立根測得。由美國物理學(xué)家密立根測得。電荷的電荷量電荷的電荷量q與其質(zhì)量與其質(zhì)量m的比值的比值q/m，符號：，符號：C/總結(jié)：總結(jié)：一、電荷一、電荷1、自然界中有兩種電荷、自然界中有兩種電荷（富蘭克林命名）富蘭克林命名）（1）正電荷）正電荷 （2）負電荷）負電荷 2.使物體帶電的方法：使物體帶電的方法：摩擦起電摩擦起電接觸帶電接觸帶電感應(yīng)起電感應(yīng)起電二、電荷守恒定律二、電荷守恒定律元電荷元電荷三、幾個概念三、幾個概念電荷量電荷量 比荷比荷 例1：科學(xué)家在研究原子、原子核及基本粒子時，為了方便，常常用元電荷作為電量的單位，關(guān)于元電荷，下列論述正確的是：A、把質(zhì)子或電子叫元電荷B、1.6010-19C的電量叫元電荷C、電子帶有最小的負電荷，其電量的絕對值叫元電荷D、質(zhì)子