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第十五章
电流和电
第1节
两种电荷
与头发摩擦过的塑料梳子，能吸起纸屑；用气球摩擦头发，头发会随着气球飘起来 (图15.1-1) ······为什么会出现这些现象呢
图15.1-1 摩擦过的气球吸引头发
出现上面的现象是因为摩擦过的物体带了“电”或者说带了电荷 (electric charge)。用摩擦的方法使物体带电，叫作摩擦起电。
图15.1-1 摩擦过的气球吸引头发
生活中的摩擦起电现象分析
探究实验 塑料笔杆在化纤衣服上摩擦后靠近头发 将用毛皮摩擦过的塑料尺子靠近小纸屑 用和毛衣摩擦过的气球靠近细水流
现象
探究实验 塑料笔杆在化纤衣服上摩擦后靠近头发 将用毛皮摩擦过的塑料尺子靠近小纸屑 用和毛衣摩擦过的气球靠近细水流
现象分析 塑料笔杆、塑料尺子、气球在摩擦前并不能吸引头发、小纸屑和细水流，但在和相应物品摩擦后具有了吸引头发、小纸屑和细水流的能力，这是因为它们经过摩擦带了“电” 归纳总结 摩擦能使物体带“电”，或者说摩擦使物体带了电荷 带电的物体间存在怎样的相互作用呢
电荷间的相互作用
1.用丝绸分别摩擦两根玻璃棒，手持其中一根玻璃棒，靠近另一根被吊起的玻璃棒(图15.1-2)。观察有什么现象发生。
电荷间的相互作用
图15.1-2 带电玻璃棒间的相互作用
2. 手持用毛皮摩擦过的橡胶棒，靠近被吊起的用丝绸摩擦过的玻璃棒。观察有什么现象发生。
实验发现，用丝绸摩擦过的两根玻璃棒之间相互排斥，用丝绸摩擦过的玻璃棒与用毛皮摩擦过的橡胶棒之间相互吸引。
进一步的实验发现，电荷间有相互作用，相同电荷及不同电荷间相互作用不同。
人们还发现，无论用什么方法带电，物体所带的电荷或者与用丝绸摩擦过的玻璃棒带的电荷相同，或者与用毛皮摩擦过的橡胶棒带的电荷相同。自然界只有两种电荷。
人们把用丝绸摩擦过的玻璃棒带的电荷叫作正电荷(positive charge)，把用毛皮摩擦过的橡胶棒带的电荷叫作负电荷(negative charge)。
同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引。
物体所带电荷有多有少，电荷的多少叫作电荷量。电荷量的单位是库仑(coulomb)，简称库，符号是 C。
上述实验中的玻璃棒或橡胶棒，摩擦后所带的电荷量大约只有 10－7 C。
实验室里常用验电器 (图15.1-3) 来检验物体是否带电。
图15.1-3 验电器
构造：金属球、金属杆、绝缘垫、金属。
用带电体接触验电器的金属球，就有一部分电荷转移到验电器的两片金属箔上，这两片金属箔带同种电荷，由于互相排斥而张开。
图15.1-3 验电器
物体带电
物体不带电
原理：验电器的工作原理是同种电荷互相排斥。
带正电的物体接触金属球，两片金属箔会带上正电，因互相排斥而张开
带负电的物体接触金属球，两片金属箔会带上负电，因互相排斥而张开
检验带电多少
① 张开角度大→带电体带电荷量多。
② 张开角度小→带电体带电荷量少。
检验物体是否带电的三种方法
方法 现象 结论
利用带电体能吸引轻小物体的性质 能吸引轻小物体 带电
不能吸引轻小物体 不带电
方法 现象 结论
利用电荷间的 相互作用规律 两物体互相吸引 可能是两物体带异种电荷
可能是一物体带电，另一物体不带电
两物体互相排斥 两物体带有同种电荷
利用验电器 (验电器不带电) 金属箔张 被检验物体带电
金属箔没有张开 被检验物体不带电
摩擦起电的原因
通过前面的学习我们知道，常见的物质是由分子原子等构成的。
20世纪初，科学家发现原子也有内部结构，它的中心是原子核，有一定数目的电子 (electron) 在原子核外运动。电子是带有最小负电荷的粒子，所带电荷量为 1.6×10－19 C。
原子核带正电。在通常情况下，原子核所带的正电荷与核外所有电子所带的负电荷在数量上相等，原子整体不显电性，物体对外也不显电性。
氢原子的结构最简单，原子核带 1 个正电荷(其电荷量与电子电荷量相等)，核外有 1 个电子。原子核带 2 个正电荷，核外有 2 个电子(图15.1-4)。
图15.1-4 氢原子和氦原子的结构
不同物质的原子核束缚电子的本领不同。当两个物体摩擦时，哪个物体的原子核束缚电子的本领弱，它的一些电子就会转移到另一个物体上。失去电子的物体因为缺少电子而带正电，得到电子的物体因为有了多余的电子而带等量的负电。摩擦起电并不是创造了电荷，只是电荷从一个物体转移到另一个物体，使正、负电荷分开。
摩擦起电的原因
摩擦起电实例分析
摩擦起电的实质：发生了电子的转移。
摩擦起电并不是创造了电荷，只是电荷从一个物体转移到另一个物体，这是摩擦起电的实质。在电荷转移的过程中，电荷的总量保持不变。
摩擦起电只是使物体带电的一种方式，以后我们还会学习其他使物体带电的方式。
图15.1-5 静电释放器
静电的防止和利用
空气干燥时，人们在穿脱化纤类衣物时会产生火花，这是由于衣物摩擦后聚集了大量的电荷，电荷间发生剧烈的作用而引起的。这是一种静电现象。生活中遇到易燃、易爆物品时，要注意防止静电的危害。例如，在加油站常设有静电释放器(图15.1-5)，以转移人体多余的电荷。
有时我们也需要利用静电。例如，静电拖把(图15.1-6)就利用摩擦使拖把上的静电除尘纸带电，吸附地面上的毛发等碎屑，从而达到清洁的目的。静电喷漆时使被喷涂的金属件与油漆雾滴带异种电荷，这样能使油漆与金属表面结合得更牢固。
图15.1-6 静电拖把
用塑料梳子梳干燥的头发时会发现，头发越越蓬松。这是因为梳子与头发摩擦，使头发带上了静电，由于同种电荷互相排斥，所以头发变得蓬松。生活中还有很多与静电有关的事例，除了课本上的，请你再举一例并加以说明。
冬天脱毛衣时会听到“噼啪”声，同时还能看到火花，这也是静电现象。当脱毛衣时，积累的静电发生放电现象，产生“噼啪”声和火花。
有甲、乙、丙三个带电体，甲物体排斥乙物体，乙物体吸引丙物体。如果丙物体带正电荷，甲物体带哪种电荷
同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。
甲、乙、丙三个带电体，甲物体排斥乙物体，则甲物体与乙物体带同种电荷；丙物体带正电，而乙物体吸引丙物体，所以乙物体带负电，则甲物体也带负电。
金属锡的原子核带 50 个电荷量与电子电荷量相等的正电荷，它的原子核外有多少个电子 这些电子总共带多少库仑的电荷量 为什么金属锡对外不显电性
因为原子呈电中性，原子核所带正电荷数与核外电子所带负电荷数相等。金属锡的原子核带 50 个电荷量与电子相等的正电荷，所以它的原子核外有 50 个电子。
电子的总电荷量：
一个电子的电荷量是 e＝1.6×10－19 C，
那么 50 个电子的总电荷量 Q＝50×1.6×10－19 C＝8×10－18 C。
金属锡对外不显电性的原因：金属锡中原子核所带的正电荷总数与核外电子所带的负电荷总数相等，正、负电荷的电荷量相互抵消，所以金属锡对外不显电性。
我们知道，用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷，用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷那么摩擦后的毛皮和丝绸分别带什么电荷 说说你的理由。
用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷，说明橡胶棒得到了电子，那么毛皮就失去了电子，所以毛皮带正电荷。
用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷，是因为玻璃棒失去了电子，那么丝绸就得到了电子，所以丝绸带负电荷。
这是因为摩擦起电的实质是电子的转移，两个物体互相摩擦时，束缚电子本领弱的物体的，一些电子会转移到束缚电子本领强的物体上，失去电子的物体带正电，得到电子的物体带负电。
如图 15.1-7 所示，用一段细铁丝做一个支架竖直的部分作为转动轴。把一根中间戳有小孔 (没有戳穿) 的饮料吸管放在转动轴上，吸管能在水平面内自由转动。用餐巾纸摩擦吸管使其带电。
图 15.1-7
(1) 把某个物体放在带电吸管一端的附近，发现吸管向物体靠近，由此是否可以判断这个物体已经带电
不能。
因为带电体有吸引轻小物体的性质，即使物体不带电，物体和带电的吸管也会出现吸引现象。
(2) 把用丝绸摩擦过的玻璃棒放在带电吸管一端的附近，观察发生的现象，并回答：吸管带哪种电荷 餐巾纸带哪种电荷 为什么
吸管带负电荷，餐巾纸带正电荷。
原因：丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷，把玻璃棒靠近用餐巾纸摩擦过的吸管时，观察到玻璃棒吸引吸管，故吸管带负电荷。
摩擦起电的两个物体，失去电子的物体带正电，得到电子的物体带负电，两个物体一定是带上等量异种电荷，所以当吸管带负电荷时，餐巾纸一定带正电荷。
(3) 吸管和餐巾纸摩擦起电时，哪个失去了电子 哪个得到了电子
带负电荷的吸管得到了电子，带正电荷的餐巾纸失去了电子。
把一段塑料绳撕成细条，中间打结固定在塑料管上，用干燥毛巾反复摩擦塑料细条，摩擦过的塑料细条张开，如图15.1-8所示。动手做一做，说说摩擦过的塑料细条为什么张开。如何判断它们带哪种电荷
图 15.1-8
塑料细条张开的原因：用干燥毛巾反复摩擦塑料细条，塑料细条因摩擦起电带上了同种电荷。根据电荷间的相互作用规律，同种电荷互相排斥，所以塑料细条会张开。
判断塑料细条所带电荷的方法：
用带已知电荷的物体判断：将带正电的玻璃棒或带负电的橡胶棒靠近摩擦过的塑料细条，若互相吸引，则塑料细条带的电荷与玻璃棒或橡胶棒所带电荷相反；若互相排斥：则塑料细条带的电荷与玻璃棒或橡胶棒所带电荷相同。
使用验电器判断：先让验电器带上已知电荷，如使其带正电荷，再将摩擦过的塑料细条接触验电器的金属球，如果验电器的金属箔张角变大，说明塑料细条带正电荷；如果张角变小,说明塑料细条带负电荷。
1. 下列事例中，属于摩擦起电现象的是 ( )
A. 吸尘器能够把地上的碎纸屑吸起
B. 梳头时常看到头发随塑料梳子飘动
C. 冬天感到手冷时，双手摩擦使手变暖和
D. 擦黑板时，粉笔灰纷纷扬扬，四处飘散
E. 龙卷风将地面上的物体吸起卷走
B
2. (2024·东营中考) 甲、乙、丙三个轻质小球用绝缘细线悬挂，相互作用情况如图所示。如果丙带负电，则甲 ( )
A. 定带负电 B. 一定带正电
C. 定不带电 D. 可能带负电
B
3. (天津期中)如图所示，用被丝绸摩擦过的玻璃棒接触验电器的金属球，发现验电器的两片金属箔张开，以下说法正确的是 ( )
A. 金属球带负电，金属带正电
B. 金属球和金属箔都带负电
C. 两片金属箔都带负电，由于互相排斥而张开
D. 两片金属箔都带正电，由于互相排斥而张开
D
4. (潍坊期中)如图所示，小明同学将与毛皮摩擦后的硬塑料尺靠近悬挂的轻质小球发现轻质小球被吸引。部分物质的原子核对核外电子束缚能力的强弱如表所示。则下列说法正确的是 ( )
A. 小球一定带正电 B. 小球一定带负电
C. 摩擦时毛皮失去电子 D. 摩擦时硬塑料尺得到正电荷
C

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