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1 电荷
第九章 电场及其应用
导入新课
雷雨天气的电闪雷鸣是人类最早认识的电现象
导入新课
用塑料梳子在自己的头发上擦几下，它就可以吸起轻小的纸屑。
今天生活中的电灯、电视、电话、电脑等哪一样不与电有关呢？电又是那样神奇，让人看不见、摸不着。电是什么？我们又该如何认识它呢？
一、电荷
(1)公元1世纪，我国学者王充在《论衡》一书中也写下“顿牟掇芥”一语。此语意为摩擦过的琥珀能吸引像草芥一类的轻小物体。摩擦过的琥珀为什么能吸引像草芥一类的轻小物体？
提示：说明摩擦过的琥珀带了电荷，带电体能吸引轻小物体
☆交流讨论
一、电荷
(2)实验：用毛皮摩擦橡胶棒，将橡胶棒悬挂起来，将另一根同样用毛皮摩擦的橡胶棒靠近悬挂的橡胶棒，两者相互排斥；再用丝绸摩擦过的玻璃棒靠近悬挂的橡胶棒，两者相互吸引。
提示：用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电，丝绸摩擦过的玻璃棒带正电。
同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
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思考：此实验说明什么？
一、电荷
(3)丝绸摩擦过的玻璃棒带了正电，那么与之摩擦的丝绸会带什么电？玻璃棒和丝绸带电的原因是什么？摩擦起电的本质是什么？
提示：丝绸摩擦过的玻璃棒带了正电，那么与之摩擦的丝绸会带负电。
玻璃棒上的电子向丝绸上转移，玻璃棒失去电子带正电，丝绸得到电子带负电。
摩擦起电的本质是发生了电子的转移，所以两个相互摩擦的物体一定是同时带上性质不同的电荷，且电荷量相等。
一、电荷
(4)摩擦过的玻璃棒总是带正电吗？
提示：同一物体分别与不同种类的物体摩擦，该物体所带电荷的种类可能不同，这是因为所带电荷的性质取决于两种物质的原子核束缚电子的能力大小，所以不要以为摩擦过的玻璃棒总是带正电。
例如：用棉布与丙烯塑料板摩擦，棉布带负电；用棉布与乙烯塑料板摩擦，棉布带正电。
1.电荷
(1)正电荷：用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电。
负电荷：用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电。
(2)相互作用规律：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
(3)带电体特点：能吸引轻小物体。
(4)电荷量：电荷的多少叫电荷量。国际单位是库仑，简称库，用C表示。
一、电荷
☆梳理深化
2.摩擦起电
(1)定义：通过摩擦使物体带电的现象。
(2)本质：发生了电子的转移。
(3)特点：两个相互摩擦的物体一定是同时带上等量异种电荷。
一、电荷
例1.毛皮与橡胶棒摩擦后，毛皮带正电，橡胶棒带负电。这是因为（ ）
A.空气中的正电荷转移到了毛皮上
B.空气中的负电荷转移到了橡胶棒上
C.毛皮上的电子转移到了橡胶棒上
D.橡胶棒上的电子转移到了毛皮上
一、电荷
C
☆巩固提升
练习1.（多选）关于摩擦起电现象，下列说法正确的是（ ）
A.摩擦起电现象使本来没有电子和质子的物体中产生了电子和质子
B.两种不同材料的绝缘体相互摩擦后，同时带上等量异种电荷
C.摩擦起电，可能是因为摩擦导致质子从一个物体转移到了另一个物体而造成的
D.丝绸摩擦玻璃棒时，电子从玻璃棒上转移到丝绸上，玻璃棒因质子数多于电子数而显正电
一、电荷
BD
二、静电感应
(1)实验：如图所示，取一对用绝缘柱支撑的导体A和B，使它们彼此接触，起初它们不带电，贴在下部的金属箔是闭合的。
提示：C移近导体A，两侧金属箔片都张开。
说明A、B端都带电。
① 把带正电荷的物体C移近导体A，金属箔片有什么变化？说明了什么？
☆交流讨论
二、静电感应
提示：金属箔片仍张开，但张角变小。说明A、B端仍带电。
提示： A、B接触，金属箔片都闭合，说明A 、B带电时所带电荷为等量异种电荷。
(1)实验：如图所示，取一对用绝缘柱支撑的导体A和B，使它们彼此接触，起初它们不带电，贴在下部的金属箔是闭合的。
② 把A和B分开，然后移开C，金属箔又有什么变化？说明了什么？
③再让A和B接触，金属箔又有什么变化？说明了什么？
☆交流讨论
二、静电感应
提示：不带电。
④ 试分析：如果先拿走物体C，再移开B，此时A是否带电？
☆交流讨论
(1)实验：如图所示，取一对用绝缘柱支撑的导体A和B，使它们彼此接触，起初它们不带电，贴在下部的金属箔是闭合的。
二、静电感应
(2)利用金属结构的模型，解释什么叫静电感应？感应起电的本质是什么？
静电感应：当一个带电体靠近导体时，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带电体，使导体靠近带电体的一端带异种电荷，远离带电体的一端带同种电荷的现象。
感应起电：利用静电感应使金属导体带电的过程叫感应起电，其本质是电子的转移。
二、静电感应
(3)如图，带电体靠近塑料尺时能否会发生静电感应现象？为什么？
提示：塑料尺是绝缘体，绝缘体不能发生静电感应现象，因为绝缘体中没有自由移动的电荷。
二、静电感应
(4)实验：用丝绸摩擦过的玻璃棒接触验电器的金属小球，验电器的金属箔片有什么变化？说明了什么？接触起电的本质是什么？
提示：验电器的金属箔片张开，说明金属箔片因玻璃棒与验电器的金属小球接触而带电。
接触起电：如果一个带电物体A接触另一个导体B，由于同种电荷之间会相互排斥，A的电荷会转移到B上，使这个导体B也带电，这种带电方式称为接触起电。接触起电的本质是电子的转移。
1.静电感应
(1)静电感应：当一个带电体靠近导体时，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带电体，使导体靠近带电体的一端带异种电荷，远离带电体的一端带同种电荷的现象。
(2)感应起电：利用静电感应使金属导体带电的过程。
二、静电感应
☆梳理深化
(3)感应起电的本质：电子的转移。
(4)规律：近异远同，感应出等量异种电荷。
(5)注意：凡遇到接地问题，则该导体就与地球串连成一个大导体，串联后地球为导体的远端，原来的导体一端为近端，导体最终是否带有电荷，应根据具体情况而定。
二、静电感应
2.接触起电
(1)定义：如果一个带电物体A接触另一个导体B，由于同种电荷之间会相互排斥，A的电荷会转移到B上，使这个导体B也带电，这种带电方式称为接触起电。
(2)本质：接触起电的本质是电子的转移。
二、静电感应
3.三种起电方式的比较
二、静电感应
起电方式 摩擦起电 感应起电 接触起电
产生条件 两种不同的绝缘体摩擦时 导体靠近带电体时 导体与带电导体接触时
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得失 导体中的自由电子受带正(负)电物体吸引(排斥)而靠近(远离) 同种电荷之间的相互排斥
实质 均为电荷在物体之间或物体内部的转移 注意：原子核是相对固定的，内部的质子更不能脱离原子核而移动，而离核较远的核外电子容易受到外界的作用而脱离原子，所以起电过程中转移的都是电子。
例2.使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开。下图表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的是（ ）
二、静电感应
B
A B C D
☆巩固提升
练习2.如图所示，将带正电的球C移近不带电的枕形金属导体时，枕形导体上电荷的移动情况是（ ）
A.枕形导体中的正电荷向B端移动，负电荷不移动
B.枕形导体中电子向A端移动，正电荷不移动
C.枕形导体中的正、负电荷同时分别向B端和A端移动
D.枕形导体中的正、负电荷同时分别向A端和B端移动
二、静电感应
B
练习3.（多选）如图所示，不带电的枕形导体的A、B两端各贴有一对金箔。当枕形导体的A端靠近一带正电导体C时（ ）
二、静电感应
BCD
A.A端金箔张开，B端金箔闭合
B.用手触摸枕形导体，A端金箔仍张开，B端金箔闭合
C.用手触摸枕形导体后，将手和C都移走，两对金箔均张开
D.选项A中两对金箔分别带异号电荷，选项C中两对金箔带同种电荷
三、电荷守恒定律
(1)电荷会不会像煤和石油一样总有一天会被用完呢？
提示：不会。
(2)前面学习了三种不同的起电方式，其本质都是电子在物体之间或物体内部转移。那么，在一个封闭的系统中电荷的总量能增多或减少吗？
提示：在一个封闭的系统中，电荷的总量保持不变。
☆交流讨论
三、电荷守恒定律
(3)将带有等量异种电荷的物体相接触，它们所带正、负电荷的代数和为零，表现为对外的电效应相互抵消，就如不带电一样。这时，它们呈电中性，这种现象叫做电中和。
思考:“电荷的中和”是电荷消失了吗？
提示：不是。“电荷的中和”是指两个带电物体，其带电荷量达到等量、异号，这时正、负电荷的代数和为零，这样两物体相互接触时，由于正、负电荷间的吸引作用，电荷发生转移，最后都达到电中性状态的一个过程，在此过程中电荷仍然守恒。
三、电荷守恒定律
(4)导体接触带电时电荷量的分配与导体的形状、大小有关。若两个完全相同的金属小球接触后再分开，将平分电荷。
提示：两球都带+2Q的电量。
① 两个相同的球，一个带+Q的电量，一个带+3Q的电量，两球接触后再分开，两球分别带多少电量？
② 两个相同的球，一个带+Q的电量，一个带-3Q的电量，两球接触后再分开分别带多少电量？
提示：先中和，再将剩余电量平分。两球都带-Q的电量。
1.电荷守恒定律
内容：电荷既不会创生，也不会消灭，它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，这个结论叫做电荷守恒定律。
三、电荷守恒定律
☆梳理深化
三、电荷守恒定律
2.电荷的“中和”与“净电荷”
(1)电荷的“中和”:将带有等量异种电荷的物体相接触，它们所带正、负电荷的代数和为零,表现为对外的电效应相互抵消，就如不带电一样。这时,它们呈电中性，这种现象叫电荷的“中和”。
(2)电荷的“中和”不是正、负电荷的消失：电中和是正、负电荷相互抵消，使得净电荷减少或为零的现象，但正、负电荷本身依然存在。正、负电荷都是物质，是既不能被消灭，也不能被创造出来的，所以电荷守恒是物质守恒的体现。
(3)我们通常讲一个物体带多少电，实质上指的是带多少“净”电荷，只是习惯上将“净”字省略掉而已。
三、电荷守恒定律
(2)用带电量为Q1的金属球与带电量为Q2的金属球接触。
①若两球带同种电荷，则每个小球所带电量为总电荷量的一半。
②若两球带异种电荷，则先中和相同量的异号电荷，然后平分剩余电荷。即两小球带电荷量都为 （式中电荷量Q1和Q2均包含它们的正负号）。
3.导体接触带电时电荷量的分配与导体的形状、大小有关。若两个完全相同的金属小球接触后再分开，将平分电荷。
(1)用带电量为Q的金属球与不带电的金属球接触，每个小球带电量均为 ，且所带电荷的性质相同。
例3.（多选）原来甲、乙、丙三物体都不带电，今使甲、乙两物体相互摩擦后，乙物体再与丙物体接触，最后，得知甲物体带正电荷1.6×10－15 C，丙物体带电荷量的大小为8×10－16 C。则对于最后乙、丙两物体的带电情况，下列说法中正确的是（ ）
A.乙物体一定带有负电荷8×10－16 C
B.乙物体可能带有负电荷2.4×10－15 C
C.丙物体一定带有正电荷8×10－16 C
D.丙物体一定带有负电荷8×10－16 C
三、电荷守恒定律
AD
☆巩固提升
练习4.完全相同的两金属小球A、B带异种电荷且有相同的电荷量，相隔一定的距离，今让第三个完全相同的不带电金属小球C先后与A、B接触后移开。求接触后A、B两球的电荷量之比？
三、电荷守恒定律
解：A、B带异种电荷，设电荷量分别为Q、－Q，
A、C接触后，平分电荷量，A、C的电荷量均变为 ，
C与B接触后，平分二者的电荷量，C、B的电荷量均为 ，
则A、B最终的电荷量之比为 。
四、元电荷
实验发现的最小电荷量就是电子所带的电荷量。人们把这个最小的电荷量叫作元电荷，用e表示。元电荷e＝1.60×10 -19 C，最早是由美国物理学家密立根测得。所有带电体的电荷量都是e的整数倍。
提示：物体的带电荷量不是任意的，它只能是1.60×10－19C的整数倍。
由于4×10－19C是1.60×10－19C的2.5倍，所以带电荷量不能是4×10－19C。
思考：(1)物体的带电荷量可以是任意的吗？带电荷量可以是4×10－19C吗？
☆交流讨论
四、元电荷
思考：(2)电子和质子就是元电荷吗？
提示：元电荷是电荷量的单位，不是物质，电子和质子是实实在在的粒子。
☆交流讨论
实验发现的最小电荷量就是电子所带的电荷量。人们把这个最小的电荷量叫作元电荷，用e表示。元电荷e＝1.60×10 -19 C，最早是由美国物理学家密立根测得。所有带电体的电荷量都是e的整数倍。
1.元电荷：电子和质子所带电荷量是最小电荷量，把电子和质子所带电荷量称为元电荷，用e表示。e＝1.6×10－19 C。所有带电体的电荷量或者等于e，或者是e的整数倍，也就是说，电荷量是不能连续变化的。电荷量e的数值最早是由美国物理学家密立根通过实验测得的。
四、元电荷
☆梳理深化
2.电子的比荷：电子的电荷量e与电子的质量me之比，叫做电子的比荷。
3.元电荷和电子、质子不同。元电荷不是实际的粒子，它表示最小的电荷量，没有正负；虽然电子和质子的电荷量为一个元电荷，但是他们不是元电荷，电子和质子是实实在在的粒子。
四、元电荷
例4.保护知识产权，抑制盗版是我们每个公民的责任与义务，盗版书籍不但影响我们的学习效率，甚至会给我们的学习带来隐患。某同学有一次购买了盗版的物理参考书，做练习时，发现有一个带电质点的电荷量数据看不清，只能看清是9.________×10－18 C，拿去问老师。如果你是老师，你认为该带电质点的电荷量可能是下列数据中的哪一个（ ）
A.9.2×10－18 C B.9.4×10－18 C C.9.6×10－18 C D.9.8×10－18 C
四、元电荷
C
☆巩固提升
练习5.（多选）下列关于元电荷的说法中正确的是（ ）
A.元电荷实质上是指电子和质子本身
B.一个带电体的带电荷量可以为205.5倍的元电荷
C.元电荷没有正负之分
D.元电荷e的值最早是由美国物理学家密立根通过实验测定的
四、元电荷
CD
课堂小结
1
2
3
正负电荷
相互作用规律
电荷量
三种起电方式
本质：电子的转移
电荷守恒定律
元电荷
☆静电感应中的接地问题
课外拓展
感应起电是使物体带电的重要方式之一，对于感应起电问题注意以下几点：
(1)靠近带电体的一端带上异种电荷，远离带电体的一端则带上同种电荷。
(2)凡遇到接地问题，则该导体就与地球串连成一个大导体，串联后地球为导体的远端，原来的导体一端为近端，导体最终是否带有电荷，应根据具体情况而定。
(3)感应导体是否处于绝缘状态。产生静电感应的首要条件就是感应导体要处于绝缘状态，否则电荷就会被转移。
(4)一定要按照正确的步骤进行感应带电，先感应，再将感应导体分离，最后移走引起感应的带电体。
课外拓展
例题 如图所示，把一个不带电的枕形导体靠近带正电的小球，由于静电感应，在a、b两端分别出现负、正电荷，则以下说法正确的是（ ）
A.闭合开关S1，有电子从枕形导体流向大地
B.闭合开关S2，有电子从枕形导体流向大地
C.闭合开关S1，有电子从大地流向枕形导体
D.闭合开关S2，没有电子通过开关S2
C
课外拓展
练习（多选）如图所示，把架在绝缘支架上的不带电的枕形导体放在带负电的导体C附近，导体的A端感应出正电荷，B端感应出负电荷，关于使导体带电的以下说法中正确的是（ ）
A.如果用手摸一下导体的A端，大地的自由电子将经人体流入导体与A端的正电荷中和，手指离开，移去带电体C，导体带负电
B.如果用手摸一下导体的B端，B端负电荷将经人体
流入大地，手指离开，移去带电体C，导体将带正电
C.如果用手摸一下导体的中间，由于中间无电荷，
手指离开，移去带电体C，导体不带电
D.无论用手指摸一下导体的什么位置，导体上的自由
电子都经人体流入大地，手指离开，移去带电体C，导体带正电
BD

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