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第九章 静电场及其应用
第 1 节 电荷
摩擦可以使物体带电。摩擦过的琥珀能够吸引羽毛。为什么有的物体容易带电，而有的物体很难带电呢？
导 入 新 课
讲 授 新 课： 一、电 荷
公元前600年左右，古希腊学者泰勒斯就发现摩擦过的琥珀吸引轻小物体的现象。
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。
16世纪，英国科学家吉尔伯特创造了英语中的“电”这个词。
1752年，美国科学家富兰克林通过实验发现，雷电的性质与摩擦产生的电的性质完全相同，并命名了正电荷（positive charge）。
1.电荷
物体有了吸引物体的性质，我们就说它带了点或有了电荷。
讲 授 新 课： 一、电 荷
2.电荷的种类
正电荷：用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷。
负电荷：用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷。
自然界中只存在正、负两种电荷，
遵循同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引的规律
讲 授 新 课： 一、电 荷
2.电荷量
（1）电荷的多少叫电荷量,用Q或q表示；
（3）正电荷的电荷量为正值，负电荷的电荷量为负值。
（4）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” ＋“－”号代表电荷的种类，与数学中的正负号的含义不同。
（2）国际单位：库仑，简称库，符号：C
思考与讨论：你看到了什么？为什么会出现这样的现象？
讲 授 新 课： 一、电 荷
5.物体带电的本质
原子
原子核
核外电子
质子
中子
（正电）
（不带电）
（中性）
（负电）
（正电）
物质由分子构成，分子由原子构成，原子由带正电的原子核和带负电的电子构成，其中原子核又由带正电的质子和不带电的中子构成。每个原子中质子所带的电荷量与电子所带的电荷量一样多，所以整个原子对外显中性。
（1）物质的结构
讲 授 新 课： 一、电 荷
（2）摩擦起电及其本质
①摩擦起电：两种不同的物体（一般为绝缘体）相互摩擦后，一种物体带正电，一种物体带负电的现象。
②原因：不同物质的原子核对核外电子的束缚能力不同，束缚能力强的物体在摩擦过程中，（对电子的束缚能力强的）物体得到电子带负电，（对电子的束缚能力弱的）物体失去电子带正电。
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讲 授 新 课：一、电 荷
（2）摩擦起电及其本质
③实质：电子从一个物体转移到另一个物体上，原来电中性的物体由于 得到电子而带负电，失去电子的物体则带正电。
★可见：摩擦起电并不是创造了电，而只是将电子由一个物体转移到另一个物体.
④摩擦起电时物体所带的电荷性质取决于两种物质的原子核束缚能力的大小。同一物体与不同种
类的物体摩擦时，
可以带上不同种类的电荷。
讲 授 新 课：一、电 荷
（3）接触起电及其本质
①导体和绝缘体
常见物体中，容易导电的物体称为导体，
很不容易导电的物体称为绝缘体。
②金属的微观结构模型
金属是最常见的一种导体，其结构模型如图所示，金属中原子的外层电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由运动，这种电子叫作自由电子。失去自由电子的原子便成为带正电的离子，它们在金属内部排列起来，每个正离子都在自己的平衡位置附近振动而不移动，只有自由电子穿梭其中，这就使金属成为导体。绝缘体中几乎不存在能自由移动的电荷。
讲 授 新 课：一、电 荷
③接触起电（带电体、被带电体必须是导体，绝缘体不行）
把带电体与不带电导体接触，使不带电（中性）导体带电的现象。
④两个完全相同的带电导体接触后电荷的分布规律
接触后
再分开
均分
接触后
再分开
先中和后均分
接触后
再分开
均分
可见：接触起电的实质电荷从一个物体转移到另一个物体(也是电子的转移).电荷总量不变.
结论：完全相同的两只带电金属小球接触时，电荷量分配规律：
（1）两球带异种电荷的先中和后平均分配；
（2）原来两球带同种电荷的总电荷量平均分配在两球上。
即：异种电荷先中和再均分，其余直接均分
讲 授 新 课：一、电 荷
⑤电荷中和现象及电荷均分原理：
（1）带等量异种电荷的物体相互接触后都不显电性，这种现象叫做电中和现象。
（2）两个相同的带电金属导体接触后，电荷要重新平均分配，这种现象叫做电荷均分原理。
讲 授 新 课：二、静电感应
讲 授 新 课：二、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。这种现象叫做静电感应。 （）
感应起电并没有产生新的电荷，而是在带电体的作用下，导体上的电荷从导体的一部分转移到了另一部分。
2.感应起电：利用静电感应使金属导体带电的过程叫做感应起电。
讲 授 新 课：二、静电感应
3.感应起电过程
+
+
A
B
（1）使带电体（假如带正电)靠近相互接触的两导体A、B，
（2）保持带电体不动，用绝缘工具分开A、B。（A、B分开前不能移走C)
(3) 移走带电体，则A带负电，B带正电。
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+
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+
+
+
+
–
+
规律： 近端(靠近带电体端) 感应异种电荷，
远端(远离带电体端) 感应同种电荷
即：近异远同
A
B
答：AB重新接触后，导体不带电了，说明A、B分开后带等量异种电荷. 重新接触后等量异种电荷发生中和.
B
讲 授 新 课：二、静电感应
+
A
B
思考：（1）如果先移开带电球，再分开AB，A、B还能带电吗？
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+
+
+
+
+
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+
3.感应起电过程：
A
思考：（2）如果B端接地，保持带电体不动，用绝缘工具分开A、B，此时A、B各带什么电？
+
–
A
B
答：A、B分开后，A带异种电荷，B不带电.
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实验(微观分析)
讲 授 新 课：二、静电感应
讲 授 新 课：二、静电感应
1、自由电子受力向一端移动，另一端带等量的正电荷．
2、感应起电没有创造电荷，只是物体中的正负电荷重新分布，将电荷从物体的一部分转移到另一部分．
3.感应起电的实质是电荷的转移，电荷总量不变。
4.静电感应解释：
讲 授 新 课：三、验电器和静电计
1.验电器和静电计的结构：
常用作用：
①检验物体是否带电
（看金属箔是否张开）
②粗略判断物体带电的多少
（金属箔张开的多少）
原理：同种电荷互相排斥
结构：金属球、金属杆、金属箔等
验电器
静电计
讲 授 新 课：三、验电器和静电计
2.验电器和静电计的工作原理：
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属箔片。
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
静电计
讲 授 新 课：四、电荷守恒定律
1.三种起电方式的比较
对比以上三种起电方式我们发现，无论是摩擦起电还是感应起电都没有创造电荷，只是电荷的分布发生了变化。
追寻守恒量是物理学研究物质世界的重要方法之一，它常使人们揭示出隐藏在物理现象背后的客观规律。那么，电荷是否也满足某种守恒的规律呢？
起电的本质:无论是哪种起电方式,其本质都是将正、负电荷分开,使电荷发生转移，并不是创造电荷.
讲 授 新 课：四、电荷守恒定律
讲 授 新 课：四、电荷守恒定律
表述一：电荷既不能创生,也不能消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或从物体的一部分转移到另一部分,在转移的过程中，系统的电荷总数保持不变。
表述二： 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。
它是自然界重要的基本规律之一。
2.电荷守恒定律内容表述：
电荷守恒定律表明起电过程是物体所带电荷的重新分配过程。
1.元电荷：最小的电荷量
一个电子或质子所带电量绝对值等于元电荷。它的数值最早是由美国科学家密立根测定的。
3.比荷：电荷量与质量的比值叫做比荷（也叫荷质比）
2.所有带电体的电荷量都是e的整数倍，即q=ne（n为整数）。电荷量是不能连续变化的物理量。
密立根又是如何测定的呢？
讲 授 新 课：五、元电荷
A.导体B带负电;
B.导体B左端出现负电荷,右端出现正电荷,并且电荷量大小相等;
C.若A不动,将B沿图中虚线分开,则左边的电荷量小于右边的电荷量;
D.若A、B接触一下,A、B金属体所带总电荷量保持不变.
1.如图所示,A、B是被绝缘支架分别架起的金属球,并相隔一定距离,其中A带正电,B不带电,则以下说法中正确的是:（ ）
BD
课堂练习
B
课堂练习
2．某同学在研究静电感应时，用带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的金属箔片张开。验电器上感应电荷的分布情况正确的是（　 　）
BC
课堂练习
3．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荷量的单位，关于元电荷，下列论述正确的是（　　）A．把质子或电子叫元电荷B．元电荷是一个电子所带电荷量的大小，没有正负之分C．电子带有最小的负电荷，其电荷量的绝对值叫元电荷D．物体所带的电荷量叫作元电荷

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