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第九章 静电场及其应用
第1节 电荷
1
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。
新课引入
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。你知道是什么意思吗？
16世纪，英国科学家吉尔伯特在研究这类现象时首先根据希腊文的琥珀创造了英语中的“electricity”（电）这个词，用来表示琥珀经过摩擦以后具有的性质，并且认为摩擦过的琥珀带有电荷。
新课引入
演示实验：用橡胶棒摩擦毛皮，然后把橡胶棒移到小纸屑上，发现小纸屑被吸引到橡胶棒上。玻璃棒摩擦丝绸同理。
电荷
电荷（elecrtric）及其种类
许多物质，如琥珀、玻璃棒、橡胶棒……等，经过毛皮或丝绸摩擦后，能吸引轻小物体，我们就说这些物质带了电荷。
正电荷：被丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷，用“+”表示。
负电荷：被毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷，用“-”表示。
两种电荷的特性：同性相斥，异性相吸
电荷
电荷量
定义：电荷的多少叫作电荷量，用Q或q来表示。
单位：它的单位是库仑，简称库，符号是C。正电荷的电荷量为正值，负电荷的电荷量为负值。
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。
摩擦起电
物质的微观结构
（1）物质的电结构
原子
（中性）
原子核
（正电）
核外电子
（负电）
质子（正电）
中子（不带电）
质子
中子
核外电子
原子核
每个原子中质子的正电荷数量与电子的负电荷数量一样多，所以整个原子对外界表现为电中性。
摩擦起电
质子和中子之间有强相互作用核力的作用。离原子核较远的核外电子容易受到外界的作用而脱离原子。
①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。
②失去自由电子的原子便成为带正电的离子。
如图：每个正离子在金属内部排列起来，在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。
（2）金属的微观结构模型
摩擦起电
（1）定义：人们发现，很多物体都会由于摩擦而带电，并称这种方式为摩擦起电。
（2）摩擦起电的实质：不同物质的原子核束缚电子的能力不同。电子从一个物体上转移到另一个物体上，得到电子的物体带负电，失去电子的物体带正电，这样两个相互摩擦的物体带上了等量异种电荷。
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摩擦起电演示图：
摩擦起电
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号电荷，远离带电体的一端带同号电荷。这种现象叫做静电感应。利用静电感应使金属导体带电的过程叫做感应起电（electrification by induction）。
静电感应
接触起电
（1）不带电的导体与带电的物体接触后会带上电荷，这种使导体带电的方式叫做接触起电。
（2）两个完全相同的带电导体接触后电荷的分布规律
①两个完全相同的导体，一个带电，另一个不带电。当两个导体接触后再分开时，两导体所带的电荷量相等，都等于原来电荷量的一半。
②两个完全相同的导体，都带有一定量的电荷，若两带电体的电荷量分别为Q1、Q2，则它们接触后再分开都带有 的电荷量 ，式中电荷量Q、Q均包含它们的正负号。
三种起电方式的比较
起电方式 摩擦起电 感应起电 接触起电
产生 条件 一般是两不同绝缘体摩擦时 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” 导体上带上与带电体相同电性的电荷
原因 原子核对电子束缚力弱的物体失去电子，强的得到电子 导体中的自由电子在电荷间力的作用下，从物体的一端转移到另一端 在电荷间力的作用下，自由电子从一物体转移到另一物体
实质 均为电子在物体之间或物体内部的转移
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，或从物体的一部分转移到另一部分，在转移的过程中，电荷的总量保持不变。这个结论叫做电荷守恒定律（law of conservation of electric charge）
电荷守恒定律
电荷的多少叫电荷量（electric quantity），国际单位制度中，电荷量的单位是库伦（coulomb），简称库，用C表示。正电荷的电荷量为正值，负电荷的电荷量为负值。
思考：你知道带电物体最少要带多少库伦的电荷量吗？
任何带电物体所带电荷量是最小电荷量的整数倍。我们称这个最小电荷量为元电荷（elementary charge），用e表示。
密立根 Millikan
（1868－1953）
密立根利用油滴实验测量出电子的电荷量，获得1932年的诺贝尔物理学奖。在计算中，我们可以取
电子的电荷量e与电子的质量me之比，叫做电子的比荷（specific charge）。
元电荷
例1.下列有关起电的说法正确的是（　　）
A．摩擦起电，说明电荷是可以创造的
B．摩擦起电时，物体带正电荷是因为在摩擦过程中此物体失去了电子
C．摩擦起电时，物体带负电荷是因为在摩擦过程中此物体失去了电子
D．等量的正、负电荷可以中和，说明电荷是可以被消灭的
典型例题
B
例2.在感应起电中，带负电物体靠近带绝缘底座的导体时，如图所示M处将（ ）
A．带正电 B．带负电
C．不带电 D．以上答案均有可能
典型例题
B
例4.关于元电荷下列说法错误的是（　　）
A．元电荷实际上是指电子和质子本身
B．元电荷的值通常取作e=1.60×10-19C
C．所有带电体的电荷量大小一定等于元电荷的整数倍
D．电荷量e的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得的
典型例题
A
一、电荷
1.自然界中有两种电荷
2.电荷及其相互作用
3.使物体带电的方法：
摩擦起电
接触起电
感应起电
二、电荷守恒定律
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，或从物体的一部分转移到另一部分，在转移的过程中，电荷的总量保持不变。
三、几个基本概念：
电荷量
元电荷
比荷
课堂小结
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1、　完全相同的两金属小球A、B带有相同大小的电荷量，相隔一定的距离，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.
(1)若A、B两球带同种电荷，求接触后两球带电荷量大小之比；
(2)若A、B两球带异种电荷，求接触后两球带电荷量大小之比.
针对训练
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2、有三个相同的金属小球A、B、C，其中小球A带有q＝2.0×10－5 C的正电荷，小球B、C不带电，现在让小球C先与球A接触后取走，再让小球B与球A接触后分开，最后让小球B与小球C接触后分开，最终三球的带电荷量分别为qA′＝_________C，qB′＝___________C，
qC′＝___________ C.
针对训练
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3、　(多选)关于电荷量，以下说法中正确的是
A.物体所带的电荷量可以为任意实数
B.物体所带的电荷量只能是某些特定值
C.物体带电荷量为＋1.60×10－9 C，这是因为失去了1.0×1010个电子
D.物体所带电荷量的最小值为1.60×10－19 C
针对训练
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4、　如图所示，用起电机使金属球A带正电，将A靠近验电器上的金属小球B，则
A.验电器的金属箔不会张开，因为球A没有和B接触
B.验电器的金属箔张开，因为整个验电器都带上了正电
C.验电器的金属箔张开，因为整个验电器都带上了负电
D.验电器的金属箔张开，因为验电器下部的两片金属箔
片都带上了正电
针对训练

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