1、1.1 1.1 电荷电荷 库仑定律库仑定律第一章第一章 电场电场 电流电流一、接引雷电下九天一、接引雷电下九天 电闪雷鸣是常见的自然现象，有时甚至电闪雷鸣是常见的自然现象，有时甚至表现得神秘恐怖。蒙昧时期的人们认为表现得神秘恐怖。蒙昧时期的人们认为雷电是雷电是“天神之火天神之火”, 在很长的历史时期在很长的历史时期内对雷电充满畏惧。在这惊心动魄的自内对雷电充满畏惧。在这惊心动魄的自然现象背后，蕴藏着许多物理原理。然现象背后，蕴藏着许多物理原理。 雷电是怎样形成的？雷电是怎样形成的？大气中冷暖气流上下急剧翻滚，相互摩擦，大气中冷暖气流上下急剧翻滚，相互摩擦，云层就会积聚电荷，当电荷积累到一定云层
2、就会积聚电荷，当电荷积累到一定程度，瞬间发生大规模的放电，就产生程度，瞬间发生大规模的放电，就产生了雷电了雷电 1. 是谁冒着生命危险去捕捉闪电是谁冒着生命危险去捕捉闪电 2. 他是如何做这个实验的呢？他是如何做这个实验的呢？ 3. 该实验有什么意义吗？该实验有什么意义吗？ 证明了闪电是一种放电现象，证明了闪电是一种放电现象，天电与摩擦产生的电没有区别。该天电与摩擦产生的电没有区别。该实验统一了天电和地电，使人类摆实验统一了天电和地电，使人类摆脱了对雷电现象的迷信脱了对雷电现象的迷信 天上的雷电和我们平时接触到的静电有没天上的雷电和我们平时接触到的静电有没有联系呢？有联系呢？ 阅读阅读2页页
3、富兰克林为我们揭示了天电的奥秘富兰克林为我们揭示了天电的奥秘它和地上的电是一样的，那地上的电有它和地上的电是一样的，那地上的电有什么性质？物体带电是怎么回事？电荷有什么性质？物体带电是怎么回事？电荷有哪些特性？电荷间的相互作用遵从何规律？哪些特性？电荷间的相互作用遵从何规律？人类应该怎样利用这些规律？人类应该怎样利用这些规律？ 二、电荷u有什么办法使物体带电？请举例。有什么办法使物体带电？请举例。 摩擦起电摩擦起电u自然界有几种电荷？自然界有几种电荷？ 用丝绸摩擦过的玻璃棒带用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷正电荷； 用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电荷负电荷。u它们间的相互作用如
4、何？它们间的相互作用如何？ 同种电荷相互排斥异种电荷相互吸引同种电荷相互排斥异种电荷相互吸引 u电荷的多少是用什么来表示？其单位是什么？电荷的多少是用什么来表示？其单位是什么？ 电荷量，用电荷量，用Q或或q表示表示 ， 在国际单位制中：库仑，简称库，符号在国际单位制中：库仑，简称库，符号C +_1、摩擦起电、摩擦起电 经过摩擦的物体，经过摩擦的物体，如塑料笔杆、玻璃棒能如塑料笔杆、玻璃棒能够吸引轻小物体，我们够吸引轻小物体，我们说这些摩擦过的物体带说这些摩擦过的物体带了了电荷电荷。 这些电荷静止在物体上，这些电荷静止在物体上，这类现象叫做这类现象叫做静电现静电现象。象。 问：一般情况下物体不带
5、电，不带电的物问：一般情况下物体不带电，不带电的物体内是否存在电荷？体内是否存在电荷？ 原子原子原子核原子核核外电子核外电子质子质子中子中子（正电正电）（中性）（中性）（负电负电）（正电正电）1、摩擦起电、摩擦起电 当两个物体相互摩擦时，一些被原子当两个物体相互摩擦时，一些被原子核束缚得不紧的电子从一个物体核束缚得不紧的电子从一个物体转移转移到另到另一个物体上，于是原来电中性的物体由于一个物体上，于是原来电中性的物体由于 得到电子：带负电得到电子：带负电 失去电子：带正电失去电子：带正电 毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电 丝绸摩擦过的玻璃棒带正电丝绸摩擦过的玻璃棒带正电问：
6、由原子的结构出发思考为什么摩擦能够起电呢？问：由原子的结构出发思考为什么摩擦能够起电呢？ 问：如何知道物体是否带电了呢？问：如何知道物体是否带电了呢？ 2 2、接触带电、接触带电接触后接触后再分开再分开+Q+Q+Q接触后接触后再分开再分开+ +Q Q-3Q-3Q-Q-Q-Q-Q实质：电荷从一个物体转移到另一个物体实质：电荷从一个物体转移到另一个物体两个带电导体两个带电导体,接触后再分开接触后再分开,二者将原来二者将原来所带电量的总和平均分配所带电量的总和平均分配2121用绝缘柱支持的导体用绝缘柱支持的导体A和和B，使它们彼此接触。起初它们不带电，使它们彼此接触。起初它们不带电，帖在下部的金属箔
7、是闭合的。帖在下部的金属箔是闭合的。1.1.使带电体使带电体C C靠近相互接触的两导体靠近相互接触的两导体A A、B B；2.2.保持保持C C不动，用绝缘工具分开不动，用绝缘工具分开A A、B B；( (如如果先把果先把C C移走，金属箔又有什么变化移走，金属箔又有什么变化 ) )3.3.移走移走C C，再让再让A A和和B B接触，金属箔又有什么变化？接触，金属箔又有什么变化？ 。A+B+A+BC113 3、感应起电、感应起电+AB把电荷移近不带电的导体，可以使导体带电的现象把电荷移近不带电的导体，可以使导体带电的现象 感应起电感应起电实质是什么？有何规律？实质是什么？有何规律？规律：规律
8、：近近端感应端感应异异种电荷，种电荷， 远远端感应端感应同同种电荷种电荷 感应起电是使导体中的正负电荷分感应起电是使导体中的正负电荷分开，使电荷从导体的一部分转移到另一开，使电荷从导体的一部分转移到另一部分。部分。 由于同种电荷相互排斥，异种电荷相由于同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，使导体靠近带电体的一端带异互吸引，使导体靠近带电体的一端带异号电荷，远离带电体的一端带同号电荷号电荷，远离带电体的一端带同号电荷 1. 1.三种起电方法三种起电方法. .起电的实质起电的实质摩擦起电、感应起电、接触起电摩擦起电、感应起电、接触起电无论是哪种起电方式无论是哪种起电方式, ,其本质都是使微观带电其本
9、质都是使微观带电粒子（如电子）在物体之间或物体内部转移，而粒子（如电子）在物体之间或物体内部转移，而不是创造电荷不是创造电荷. .有无创造有无创造电荷？电荷？ 电荷既不能创生也不能消灭只能电荷既不能创生也不能消灭只能从一个物体转移到另一个物体或者从物从一个物体转移到另一个物体或者从物体的一部分转移到另一部分。在转移的过体的一部分转移到另一部分。在转移的过程中，电荷的总量不变。程中，电荷的总量不变。三、电荷守恒定律：三、电荷守恒定律：元电荷元电荷Ce191060. 1元电荷的值元电荷的值一个电子所带电荷量（最小的电荷量）为元电荷一个电子所带电荷量（最小的电荷量）为元电荷所有带电体的电荷量或者等于
10、所有带电体的电荷量或者等于e，或者是，或者是e的整数倍的整数倍 3.一个电子就是一个元电荷吗？一个电子就是一个元电荷吗？2. 物体所带电荷量所遵循的规律？物体所带电荷量所遵循的规律？ 1. 概念：概念： 元电荷反映的是一个量的概念，电子元电荷反映的是一个量的概念，电子和质子的电荷量是相同的，但不能说质子和质子的电荷量是相同的，但不能说质子或电子叫做元电荷。它们电荷量的绝对值或电子叫做元电荷。它们电荷量的绝对值才叫元电荷才叫元电荷 例例1 1 带电微粒所带的电量不可能是下列值中的带电微粒所带的电量不可能是下列值中的 （ ） A A、2.42.410101919 C B C B、 6.4 6.41
11、0101919C C C C、1.61.610101818 C D C D、4.04.010101717C C 例例22关于元电荷的理解，下列说法正确的事关于元电荷的理解，下列说法正确的事（ ）A.A.元电荷就是电子元电荷就是电子B.B.元电荷是表示跟电子所带电量数值相等的电量元电荷是表示跟电子所带电量数值相等的电量 C.C.物体所带电量只能是元电荷的整数倍物体所带电量只能是元电荷的整数倍D.D.元电荷就是原子元电荷就是原子 BCA 静电计(指针式验电器)验电器+-+验电器思考思考:是否只有当带电体与导体棒的上端直接接是否只有当带电体与导体棒的上端直接接触时触时,金属箔片才开始张开金属箔片才开
12、始张开?解释看到的现象解释看到的现象.小小 结结1 1、自然界存在两者电荷、自然界存在两者电荷（1 1）正电荷：丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷）正电荷：丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷 （2 2）负电荷：毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷）负电荷：毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷2 2、使物体带电的方式带电方式、使物体带电的方式带电方式(1)(1)摩擦起电摩擦起电 (2)(2)感应起电感应起电- -近异远同近异远同 (3)(3)接触起电接触起电3 3、电荷守恒定律：一个与外界没有电荷交换的系统，、电荷守恒定律：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和总是保持不变。电荷的代数和总是保持不变。.1060. 14
13、19称为元电荷电荷量、元电荷：Ce.5的整数倍，或者是或者等于，所有带电体的电荷量均为、电子和质子的电荷量eee静电计中金属杆下部的水平轴上装有金属指针，指针可以绕水平轴灵活转动，外面圆筒的底部有接线柱。而在验电器中金属杆的下部悬挂着两片金箔。静电计的外壳一定是金属的，金属外壳与内部的金属杆及金属指针构成了一个特殊的电容器，它在静电计工作时起着重要的作用。而验电器外壳的主要作用是为了避免气流的影响，它一般是用玻璃制作的。验电器与静电计在结构上的不同 验电器的主要作用有：（1）检验导体是否带电。（2）检验导体所带电性。 验电器与静电计在作用上的不同 静电计也称作指针式验电器，这说明它完全具备验电
14、器的各种作用。由于静电计的特殊结构，使得它又具备验电器不能替代的某些作用。（1）定量测量两导体间的电势差。（2）定量测量某导体的电势。1 1、使一个物体带电的方式有三种，它们是、使一个物体带电的方式有三种，它们是 、 和和 ，在这三种方式中，电荷既没有被创造，在这三种方式中，电荷既没有被创造，也没有被消灭，只是从一个物体转移到另一个物也没有被消灭，只是从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分移到另一部分，而且电体，或者从物体的一部分移到另一部分，而且电荷的总量不变，这个结论也被称之为荷的总量不变，这个结论也被称之为 定律。定律。2 2、将不带电的导体、将不带电的导体A A和带有负电荷的导
15、体和带有负电荷的导体B B接触后，接触后，在导体在导体A A中的质子数中的质子数 （ ）A A增加增加 B B减少减少 C C不变不变 D D先增加后减少先增加后减少3 3、在原子物理中，常用元电荷作为电量的单位，元电荷、在原子物理中，常用元电荷作为电量的单位，元电荷的电量为的电量为_ _ ；一个电子的电量为；一个电子的电量为_ _ ，一个质，一个质子的电量为子的电量为_ _ ；任何带电粒子，所带电量或者等；任何带电粒子，所带电量或者等于电子或质子的电量，或者是它们电量的于电子或质子的电量，或者是它们电量的_最早最早测出元电荷的数值的是美国物理学家测出元电荷的数值的是美国物理学家 ，这位科学，
16、这位科学家还测出了电子电量和质量的比值，叫做电子的家还测出了电子电量和质量的比值，叫做电子的 。4 4、科学家在研究原子、原子核及基本粒子时，为了方、科学家在研究原子、原子核及基本粒子时，为了方便，常常用元电荷作为电量的单位，关于元电荷，下便，常常用元电荷作为电量的单位，关于元电荷，下列论述正确的是：列论述正确的是：A A、把质子或电子叫元电荷、把质子或电子叫元电荷B B、1.601.601010-19-19C C的电量叫元电荷的电量叫元电荷C C、电子带有最小的负电荷，其电量、电子带有最小的负电荷，其电量 的绝对值叫元电荷的绝对值叫元电荷D D、质子带有最小的正电荷，其电量、质子带有最小的正
17、电荷，其电量 的绝对值叫元电荷的绝对值叫元电荷 5 5、把两个完全相同的金属球、把两个完全相同的金属球A A和和B B接触一下，再分接触一下，再分开一段距离，发现两球之间相互排斥，则开一段距离，发现两球之间相互排斥，则A A、B B两球原来的带电情况可能是两球原来的带电情况可能是 （ ）A A带有等量异种电荷带有等量异种电荷 B B带有等量同种电荷带有等量同种电荷 C C带有不等量异种电荷带有不等量异种电荷 D D一个带电，另一个不带电一个带电，另一个不带电 6 6、有、有A A、B B、C C三个塑料小球，三个塑料小球，A A和和B B，B B和和C C，C C和和A A间都是相互吸引的，如
18、果间都是相互吸引的，如果A A带正带正电，则电，则 ：A AB B、C C球均带负电球均带负电B BB B球带负电，球带负电，C C球带正电球带正电C CB B、C C球中必有一个带负电，而另球中必有一个带负电，而另 一个不带电一个不带电D DB B、C C球都不带电球都不带电 +A.导体导体B带负电带负电;B.导体导体B左端出现负电荷左端出现负电荷,右端出现正电右端出现正电荷荷,并且电荷量大小相等并且电荷量大小相等;C.若若A不动不动,将将B沿图中虚线分开沿图中虚线分开,则左边则左边的电荷量小于右边的电荷量的电荷量小于右边的电荷量;D.若若A、B接触一下接触一下,A、B金属体所带总金属体所带
19、总电荷量保持不变电荷量保持不变. AB7、如图所示、如图所示,A、B是被绝缘支架分别架是被绝缘支架分别架起的金属球起的金属球,并相隔一定并相隔一定距离距离,其中其中A带正电带正电,B不不带电带电,则以下说法中正确则以下说法中正确的是的是:8 8、图、图7 7中中A A、B B是两个不带电的相同的绝缘金属是两个不带电的相同的绝缘金属球，它们靠近带正电荷的金球球，它们靠近带正电荷的金球C C在下列情况在下列情况中，判断中，判断A A、B B两球的带电情况：两球的带电情况：（1 1）A A、B B接触后分开，再移去接触后分开，再移去C C， 则则A_A_，B_B_；（2 2）A A、B B接触，先移
20、去接触，先移去C C后，再把后，再把ABAB分开，分开， 则则A_A_，B_B_（3 3）A A、B B接触，用手指瞬间接触接触，用手指瞬间接触B B后再移去后再移去C C， 则则A_A_， B_B_；正电正电负电负电不带电不带电不带电不带电负电负电负电负电9 9、如图所示，导体棒、如图所示，导体棒ABAB靠近带正电的导体靠近带正电的导体QQ放置用手接触放置用手接触B B端，移去手指再移去端，移去手指再移去QQ，ABAB带何种电荷带何种电荷 _ _ 若手的接触点若手的接触点改在改在A A端，情况又如何端，情况又如何_ _ 。负电荷负电荷负电荷负电荷AB+Q1010、用一根跟毛皮摩擦过的硬橡胶棒
21、，靠近不带、用一根跟毛皮摩擦过的硬橡胶棒，靠近不带电验电器的金属小球电验电器的金属小球a a，然后用手指瞬间接触，然后用手指瞬间接触一下金属杆一下金属杆c c后拿开橡胶棒，这时验电器小球后拿开橡胶棒，这时验电器小球A A和金箔和金箔b b的带电情况是的带电情况是 （ ）A Aa a带正电，带正电，b b带负电带负电B Ba a带负电，带负电，b b带正电带正电C Ca a、b b均带正电均带正电D Da a、b b均带负电均带负电E Ea a、b b均不带电均不带电 abc11 11、某人做静电感应实验，有下列步骤及结论：、某人做静电感应实验，有下列步骤及结论：把不带电的绝缘导体球甲移近带负电
22、的绝把不带电的绝缘导体球甲移近带负电的绝缘导体球乙，但甲、乙两球不接触。缘导体球乙，但甲、乙两球不接触。用手用手指摸甲球。指摸甲球。手指移开。手指移开。移开乙球。移开乙球。甲甲球带正电。球带正电。甲球不带电。下列操作过程和甲球不带电。下列操作过程和所得结论正确的有（所得结论正确的有（ ） A.A. B. B. C. C. D. D. 课堂训练4、绝缘细线上端固定，下端悬挂一轻质小球、绝缘细线上端固定，下端悬挂一轻质小球a，a的表面镀有铝膜在的表面镀有铝膜在a的近旁有一绝缘的近旁有一绝缘金属球金属球b，开始时，开始时a、b都不带电，如图所都不带电，如图所示现使示现使b带电，则（带电，则（ ） A
23、、a、b之间不发生相互作用之间不发生相互作用 B、b将吸引将吸引a，吸住后不放开，吸住后不放开 C、b立即把立即把a排斥开排斥开 D、b先吸引先吸引a，接触后又把，接触后又把a排斥开排斥开金属导电机理：金属导电机理：金属内有自由移动的电子金属内有自由移动的电子自由电子自由电子正离子在自己的平衡位置附近振动而不移动。正离子在自己的平衡位置附近振动而不移动。近异远同OVER电荷守恒定律是大量实验事实的总结，适用于迄今所知的一切宏观过程和微观过程。质子和电子是正负电荷的基本单元。在各种物理过程中，电子和质子总数不变，只是组合方式或所在位置有所改变，因而电荷守恒是十分自然的。 值得指出的，近代物理学发
24、现了大量有关基本粒子互相转化的事实。例如正、负电子e+、e-对撞湮没 ，产生两个光子；在这些过程中，出现了电荷的消失或产生，但反应物的总电荷等于生成物的总电荷，电荷仍守恒。这意味着电荷守恒具有更深刻的根源。二、电荷守恒定律电荷既不能创造，也不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，在转移过程中，电荷的总量保持不变。 物理学的基本定律之一 。它指出，对于一个孤立系统，不论发生什么变化 ，其中所有电荷的代数和永远保持不变。电荷守恒定律表明，如果某一区域中的电荷增加或减少了，那么必定有等量的电荷进入或离开该区域；如果在一个物理过程中产生或消失了某种符号的电荷，那么必
25、定有等量的异号电荷同时产生或消失。 三、元电荷电荷是实物的一种属性 电荷的多少叫电荷量电荷量是指物体带电的多少，常常简称电量电量是电荷的定量基度带电体是指处于带电状态的物体电荷、电量、带电体三个词往往不加区分地使用，其中电荷一词用得最广在某些情况下，电荷实际指带电体本身电荷量的国际单位是：C元电荷的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得到的尽管质子、电子的电荷量的数值皆为 ，但它们不叫元电荷，它们电荷量的绝对值才叫元电荷比较电荷带电的多少，要比较的是其电荷量的绝对值，绝对值大的带电多尽管电荷量有正负值（正号一般省略），要知道这里的“”、“”号代表电荷的性质（种类），与数学中的正负号的含义不同一
26、般，正电荷的电量用正值表示，负电荷的电量用负值表示 C191060. 1 三、元电荷.4的的整整数数倍倍，或或者者是是的的电电荷荷量量或或者者等等于于，所所有有带带电电体体均均为为、电电子子和和质质子子的的电电荷荷量量eee三、元电荷.1060. 1119称称为为元元电电荷荷电电荷荷量量、元元电电荷荷：Ce .1060. 1219不不是是指指某某电电荷荷是是一一个个电电荷荷量量单单位位），位位（、元元电电荷荷是是电电荷荷量量的的单单C Ce191060. 13 、元电荷的值：、元电荷的值：)/5mq叫叫做做比比荷荷（量量与与其其质质量量的的比比值值，、比比荷荷：带带电电体体的的电电荷荷kgCkgCmee/1076. 11091. 01060. 1113019电子的比荷为：
