第1节 电荷及其守恒定律
1.知道自然界中的两种电荷:正电荷、负电荷,及电荷间的相互作用。 2.知道使物体带电的三种方式:摩擦起电、接触带电、感应起电。
3.理解摩擦起电、感应起电、接触带电的实质,从而认识和理解电荷守恒定律。 4.知道元电荷的概念。
1.原子结构及电荷
01正电的原子核和带□02负电的电子构成,通常原子核的正电荷数与电子(1)原子是由带□的负电荷数相等,物体表现为电中性,即不带电。
(2)金属中离原子核最远的电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由活动,这种电03自由电子。 子叫做□(3)自然界的两种电荷
04玻璃棒所带的电荷。 ①正电荷:丝绸摩擦过的□05橡胶棒所带的电荷。 ②负电荷:毛皮摩擦过的□06排斥,异号电荷互相吸引。 ③同号电荷互相□2.三种起电方式
08感应起电;(3)□09接触起电。摩擦起使物体带电的方式有三种:(1)07□摩擦起电;(2)□10负电,失去电子的带□11正电。感应起电的结果是:对靠近带电体的导电中,得到电子的带□12异号电荷,远端是□13同号电荷,即“近异远同”。两个相同的金属导体接触体而言近端是□14等量同号电荷。 后电荷平分,必然带□3.电荷守恒定律
15转移到另一个物体,(1)表述一:电荷既不会创生,也不会消灭,它只能从一个物体□16另一部分;在转移过程中,电荷的总量□17保持不变。 或者从物体的一部分转移到□(2)表述二:一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和保持不变。 4.元电荷 (1)电荷量
18电荷量,用符号Q(或q)表示。在国际单位制中,电荷量的物体所带电荷的多少叫做□19库仑,简称库,符号C。□20正电荷的电荷量为正值,□21负电荷的电荷量为负值,如单位是□q1=+3.0×10-15 C,q2=-1.2×10-15 C。
(2)元电荷
电荷量是不能连续变化的物理量,最小电荷量就是电子所带的电荷量。人们把这个最小221.60×10-19_C。质子或电子所带的电荷量就是□23元电的电荷量叫元电荷,用e表示,e=□24元电荷的整数倍。 荷。任何带电体的电荷量都是□
1
25电荷量与□26质量之比。 (3)比荷:带电体的□
(1)下图是部分不同物质的原子核对电子束缚能力强弱的排序图,毛皮与图中的什么物体摩擦最容易起电,它们摩擦后毛皮带正电还是负电?
提示:由图可知,毛皮束缚电子的能力最弱,梳子束缚电子的能力最强,故毛皮与梳子摩擦最容易起电;毛皮失去电子带正电,梳子得到电子带负电。
(2)小明这样描述一道题目,其中有一句:“……有一个物体带5.0×10量……”,关于该物体的带电量你认为可能吗?
-18
C的电荷
q5.0×10-18 C
提示:不可能。因为==31.25,不是正整数,即物体的电荷量不等于元
e1.6×10-19 C
电荷的整数倍,故是不可能的。
课堂任务
仔细观察下列图片,认真参与“师生互动”。
电荷 摩擦起电
活动1:丝绸摩擦过的玻璃棒为什么带正电,丝绸带电吗?
提示:丝绸与玻璃棒摩擦的过程中,双方的外层电子由于摩擦获得能量而变得活跃,丝绸束缚电子的能力较强,在摩擦的过程中会获得电子而带负电,而玻璃棒相比较而言束缚电子的能力较弱,就失去电子而带正电。
活动2:橡胶棒与任何物体摩擦都带负电吗?
提示:橡胶棒与毛皮相比束缚电子的能力较强,故在与其相互摩擦过程中会获得电子而带负电,但是如遇到比它对电子束缚能力更强的物体它也会失去电子而带正电。
2
活动3:将丝绸摩擦过的玻璃棒与毛皮摩擦过的橡胶棒相互靠近时,会发生什么现象? 提示:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,问题中的玻璃棒和橡胶棒带电一正一负,故相互吸引。
活动4:讨论、交流、展示,得出结论。 (1)两种电荷
自然界中有两种电荷,为正电荷和负电荷。与丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷相同的是正电荷,与毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷相同的是负电荷。
(2)两种电荷的相互作用
同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。 (3)摩擦起电的原理
①物质靠原子核中带正电的质子对核外带负电的电子的吸引力束缚电子,因为核内质子数不同,物质的结构也不相同,故束缚力不相同。
②在两物体相互摩擦的过程中,束缚电子能力强的会从对方得到电子而带负电,束缚电子能力弱的会失去电子而带正电。
例1 有甲、乙、丙三个小球,将它们两两靠近,它们都相互吸引,如图所示。那么,下列说法正确的是( )
A.三个小球都带电 B.只有一个小球带电
C.只有一个不带电,另两个小球带同种电荷 D.只有一个不带电,另两个小球带异种电荷
(1)电荷间的相互作用规律是什么?
提示:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。 (2)怎么知道一个物体是否带电?
提示:①用验电器检验。②看其是否可以吸引不带电的轻小物体。③看是否与另一个物体相互排斥。
3
[规范解答] 三个小球两两相互吸引,不可能都带电,因为如果都带电,必有两个小球带同种电荷,相互靠近时必相排斥;也不可能只有一个带电,因为如果只有一个带电,另两个不带电的小球靠近时将不会有作用力,所以只能是一个不带电,另两个小球带异种电荷,D正确。
[完美答案] D
(1)物体带电只有两种可能,即带正电荷或带负电荷。同号电荷相互排斥,异号电荷相互吸引。
(2)带电物体具有吸引不带电轻小物体的性质,这是类似于静电感应的一种表现。
[变式训练1](多选)如图所示,挂在绝缘细线下的小轻质通草球,由于电荷的相互作用而靠近或远离,所以( )
A.甲图中两球一定带异种电荷 B.乙图中两球一定带同种电荷 C.甲图中两球至少有一个带电 D.乙图中两球只有一个带电 答案 BC
解析 两小球相互排斥,必定带同号电荷;两小球相互吸引,二者可能带异号电荷,也可能一个带电,另一个不带电。当只有一个物体带电时,不带电物体由于受到带电物体电荷的作用,原子内部的异种电荷趋向于靠近带电物体,同种电荷趋于远离带电物体,这一过程类似于静电感应,因此两物体之间的吸引力大于排斥力,宏观上显示的是吸引力。综上所述,B、C正确。
课堂任务
仔细观察下列图片,认真参与“师生互动”。
静电感应
活动1:把带正电荷的球C移近导体A,金属箔有什么变化?说明什么问题? 提示:会发现两箔片均张开,表明A、B两导体均带了电。
活动2:若将C移走会发生什么现象?若保持C不动,先把A和B分开,然后移去C,
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