第八章A静电现象 元电荷

1、电场（一）静电现象 元电荷课 题静电现象 元电荷教学目标1知道静电产生的原因，知道电荷量的意义、符号、单位；知道元电荷；知道产生和测量静电的仪器。2感受人类认识电现象的初始过程，通过元电荷的学习，认识实验是重要的物理方法。 3 通过密立根油滴实验感悟科学家伟大的探索精神。教学内容一、 新课内容（一）闪电（认识闪电）人类对电有认识始于闪电，地球每天要发生千万次闪电.云层间的闪电： 电压: 108V , 放电电流:1.0×104 1.0×105 A 其功率：1010kW 闪电通过一条狭窄的空气通道送到地面，顷刻间能使通道空气的温度上升到104。 自然灾害 闪电带来的好处：每次闪

2、电，空气中的N2和O2直接化合，产生一氧化氮（NO），随着雨水形成硝酸盐，是一种很好的氮肥。 形成的问题： （1）云层中为什么有电？ （2）电的相互作用是怎样发生？ （3）电的相互作用有什么规律？（二）电荷的基本属性1、自然界只有两种电荷，分别叫做正电荷与负电荷。同种电荷互相排斥，异种电荷相互吸引。 2、 用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷；用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电荷。 （三）静电现象除了雷电现象这种自燃的静电现象外，我们身边有很多这样的现象，如：1、如果天气干燥，晚上脱毛仪时，会听到“噼啪”声，还会看到电火花。这时你已经制造了一些小小的雷电；2、刚刚洗净的头发，吹干后非常蓬松，很难用梳子梳平贴

3、；3、在上、下汽车接触车门手柄时，有时会被“麻”一下，很不舒服。问：除上面介绍的例子以外，还能举出哪些静电现象？静电是怎么产生的？（四）起电方式 1.摩擦起电： 例: 用丝绸摩擦过的玻璃棒，玻璃棒带正电荷。 用毛皮摩擦过的橡胶棒, 橡胶棒带负电荷。 实质: 物体得到电子与失去电子。问：云层为什么带电? 原因: 大气中冷、暖气流上下急剧翻滚，互相摩擦，云层就会积聚电荷，到一定程度产生闪电。电荷守恒定律：摩擦起电并不是创造电荷，大量事实表明，电荷不能创造，也不能消灭，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。2.接触起电： 一个不带电的导体跟一个带电的导体接触后分开，使不带

4、电的导体带上电荷的方法。 分析: B球不带电,原因是B球所带的正电荷与负电荷的电荷量一样,不显电性. B球与A球接触,A球上的正电荷吸引B球上一部分电子中和,这样B球出现多余的正电荷。实质：接触起电既不创造电荷,也不消灭电荷,而是电荷从一个物体转移到另一个物体.两个完全相同小球接触时电量分配原则: (1)二个完全相同的绝缘导体球,接触后两球带电的电荷量平分的. (2)二个完全相同的绝缘导体球,A球带电荷Q,B球带负电荷Q/2,则中和后,再平分.例1：两个完全一样的绝缘金属球，A带电量Q，B带电量-Q，今用第三个完全一样的绝缘金属球C，先后与A、B接触后移开，这时A、B分别带多少电量？（五）电荷

5、量 定义：物体所带电荷的多少叫做电荷量.(Q或q) 单位：库仑 (C ). 1C = 106C (微库) 1C =10-6C 在一般情况下,正电荷的电荷量用正数表示,负电荷的电荷量用负数表示.问：物体所带的电荷量是不是任意的？（六）元电荷1、一般物体所带的电荷量不是任意的，而是某个最小电荷量e的整数倍元电荷。这个最小电荷量，等于电子或质子所带电荷量的绝对值。e=1.6×10 - 19 C2、e最早由美国物理学家密立根Robert Andrews Millikan用油滴实验测定（获得1923年诺贝尔物理学奖）。这个工作从1907年开始,直到1913年才最后完成。 注：元电荷不是某种带电

6、粒子而是带电量最小量。元电荷没有正负。问：有没有物体带2* 10-19 C的电量？ （七）静电的产生和测量 1产生静电的设备有手摇感应起电机、超高压电源、范德格拉夫起电机等。 2测量静电的仪器有验电器、电荷量表、静电电压表等。 原理：同种电荷相互排斥。指示：偏角大表示电量多。 二、要点辨析1电荷和电荷量自然界中只有两种电荷，分别叫做正电荷和负电荷。电荷之间有相互作用，同种电荷相斥，异种电荷相吸。由于历史的原因，我们规定毛皮摩擦橡胶棒，橡胶棒带负电；丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒带正电。物体所带电荷的多少叫做电荷量，实际上这里所指的带电体的带电量是物体所带的净电荷的量，就是说一个物体里的正电荷和负电荷中

7、和以后的多余的电荷量。电荷量的单位是C，读作库仑，简称库。2摩擦起电摩擦起电的过程是电荷转移的过程，不是产生了电荷。由于有些物体相对于另一些物体而言更容易失去电子，这样当两种物体相互摩擦时，有些物体就会失去电子，而另一些物体会得到电子，从而使物体上出现了多余的电荷，物体就表现出带正电或带负电。两个物体相互摩擦，哪个物体带正电，哪个物体带负电，主要决定于哪个物体更容易失去电子，容易失去电子的物体就带正电，而另一个物体就带负电。比如玻璃和丝绸摩擦，由于玻璃相对来说更容易失去电子，因此玻璃就带正电，丝绸带负电。但假如用丝绸和硬橡胶棒摩擦，由于丝绸相对来说更容易失去电子，丝绸就带正电了。我们发现在摩擦

8、起电的物质中没有列出金属，因为金属是非常容易失去电子的。假如用丝绸去摩擦金属棒，金属棒失去电子应该是带正电的，但拿在手里的金属棒也会很快把其他地方的电子补充进来，因此我们一般不用摩擦金属棒的方法获取静电。除了摩擦起电之外，还有其他方法可使物体带电。3感应起电：导体接近（不接触）带电体，使导体靠近带电体一端带上与带电体电荷相异的电荷，而另一端带上与带电体电荷相同的电荷。4接触起电：不带电物体接触另一个带电物体，使电荷从带电体转移一部分到不带电的物体上。两个完全相同的带电金属小球接触时电荷量分配规律：原带异种电荷的先中和后平分，原带同种电荷的总电荷量平分。毫荷守恒定律 5.电荷既不能创造也不能消灭

9、，任何起电方式都是电荷的转移，在同一隔离系统中正、负电荷量代数和不变。6元电荷一般带电体的电荷量都等于元电荷电荷量e的整数倍，而不会小于元电荷的电荷量值，这个有趣的事实是通过实验发现的。一个电子或一个质子所带电荷量的大小，正好是一个元电荷的电荷量，即e1.6×10-19C。最小电荷量最早是由密立根用著名的油滴实验测定的。但是有些理论也表明，在组成物质的一些基本粒子中，存在着比元电荷更小的电荷量值，比如质子是由三个带电荷量的夸克组成的，但至今没有得到实验验证。从最小电荷量e的发现，到电荷量的提出，都表明物理学还在不断发展。我们学习的物理是活的物理，因此学习物理不只是接受，还要思考。很多

10、物理问题还没有答案，有待我们去探索。7.静电的产生和测量 1产生静电的设备有手摇感应起电机、超高压电源、范德格拉夫起电机等。 2测量静电的仪器有验电器、电荷量表、静电电压表等。三、例题分析 【例1】能不能用普通验电器来直接检测物体带的是何种电荷？【分析】电荷是看不见的，但能被验电器检测出来是否存在。普通验电器顶部装有一个金属球，金属球与金属杆相连，在金属杆的底部是两片很薄的金属片。当验电器不带电荷时，金属片自然下垂。当一个带电体接触到金属球时，电荷能沿着金属棒传递，金属片就带有电荷。由于同时带有同一种电荷，两金属片相互排斥而张开。不管被检验的物体带负电还是正电，验电器的金属片都会张开，如图81

11、所示，因此，这种验电器不能用来直接判断电荷的正负。【解答】不能用验电器直接测定物体带电的电性。【例2】用干燥手指摩擦塑料薄膜包扎带，包扎带会向四周张开，如图82所示。你用什么方法可以让包扎带合拢呢？【分析】用干燥手指摩擦塑料薄膜包扎带后，由于包扎带上带有同种电荷，它们相互排斥，从而张开，要使它们重新合拢，就是要使包扎带上的电荷失去。【解答】方法一：可以用手掌慢慢捋过包扎带，由于人体是导体，反复接触包扎带，可以使上面的电荷转移到人体，包扎带就可以合拢了。方法二：用火焰靠近包扎带，由于火焰周围存在大量带电的离子，和包扎带上的电性相反的电荷互相吸引，从而使包扎带上的电荷中和，包扎带也会合拢。要使包扎

12、带合拢的方法还有很多，想想看，并动手试一试。【例3】已知在环境的温度、湿度、气压相同的情况下，可得出以下序列：玻璃、尼龙、羊毛、丝绸、棉花、纸张、硬橡胶、腈纶序列中两种物质摩擦时，排在前面的物质带正电，后面的物质带负电，而且两种物质在序列中距离越远，摩擦起电现象越显著。用事先准备的尼龙、羊毛、腈纶等材料，进行摩擦起电的实验，下面的叙述中正确的是（ ）。（A）尼龙棒与羊毛摩擦，尼龙棒带负电（B）腈纶与羊毛摩擦，腈纶带正电（C）尼龙与腈纶摩擦，不会发生起电现象（D）羊毛与腈纶摩擦较尼龙与羊毛摩擦，有更显著的起电现象【分析】两个物体相互摩擦，哪个物体带正电，哪个物体带负电，主要决定于物质的性质。因为

13、在序列中，尼龙在前，羊毛居中，腈纶最后，所以尼龙与羊毛摩擦，尼龙带正电；羊毛与腈纶摩擦，羊毛带正电。尼龙与腈纶摩擦，起电现象最显著。【解答】（D）。【例4】下列几种带电体所带电荷量在数值上不可能的是( ) A.3.2×10 -19C B.8.8×10 -19CC.6.4×10 -19C D.1. 92×10 -18C【解析】带电体所带电荷量在数值上是元电荷g =1.6×10 -i9C的整数倍，所以B项是不可能的。【答案】B【例5】有三个完全相同的金属A、B、C，A带电荷量+7Q，B带电荷量-Q，C不带电。将A、B固定： (1)若让C先与A接触，

14、然后与B接触，移走C球；则A、B、C各带的电荷量为多少？ (2)C反复与A、B接触，最后移走C球；则A、B、C各带的电荷为多少？【答案】(1) QA=7Q/2 Qc=QB=5Q/4 (2)QA=QB=Qc=2Q。四、基本训练A组1 下列有关静电的说法中，正确的是（ ）。（A）摩擦起电创造了电荷（B）丝绸摩擦过的玻璃棒能吸引铁钉（C）普通验电器能直接检测物体带有何种性质的电荷（D）电荷量存在某最小值2 关于摩擦起电的原因，正确的说法是（ ）。（A）只有正电荷从一个物体转移到另一个物体（B）只有电子从一个物体转移到另一个物体（C）电子和正电荷同时按相反方向转移（D）以上三种情况都有可能3 参照例3

15、的内容，判断下列说法正确的是（ ）。（A）玻璃与羊毛摩擦，玻璃带负电（B）丝绸和硬橡胶摩擦，硬橡胶带正电（C）玻璃与羊毛摩擦，玻璃带正电（D）丝绸和硬橡胶摩擦，硬橡胶带正电4 一次闪电大约可把10C的负电荷转移到地面，那么一次闪电大约有多少电子由云层到达地面？5 观察和思考以下现象，谈谈为什么会发生这些现象？（1）将一个气球在你的头发上摩擦几下，再拿到你的一个手臂旁，气球不会掉下来。（2）打开电视机，然后你把裸露的手臂靠近电视机屏幕，会有轻微的痒感。（3）在超市购物，当你想打开塑料袋时，会发现袋子贴在你手上。（4）计算机的显示屏很容易沾上灰尘。6 用贴有羊毛毡的黑板擦与聚乙烯薄片摩擦，聚乙烯薄

16、片会获得电子而带负电。薄片上所带的电荷量若为10-9C，试估计该聚乙烯薄片得到多少个电子？7 【小制作】制作一个简易验电器如图83所示，在一块小木板中间钉一枚铁钉，钉尖朝上作为底座，在钉子上插入一段蜡烛，蜡烛是良好的绝缘体。再将一根裸铜丝对折后一端弯成圆环状，作为接受电荷的验电器金属球，另一端分开成两个相互平行的轴，如图83所示，将铜丝拧在蜡烛上端加以固定。再取一张香烟盒内的铝箔，抹平后剪成两条长方条。将铝箔上端卷成筒状后分别套入裸铜丝的两个平行轴，到此简易灵敏验电器就做好了。当你用尼龙袜与塑料直尺摩擦后，再用塑料直尺与裸铜丝圆环接触，铝箔就会张开。比一比谁的验电器效果好？8 我们在道路或工地

17、上，经常会见到“高压危险”的警示牌，说明电压太高容易发生危险，但在静电实验中，电压要高达成千上万伏，在一般情况下都比较安全，这是为什么？9 有A、B、C、D四个绝缘小球，其中有两个小球带正电，一个小球带负电，一个小球不带电，你能否根据同性相斥、异性相吸的原理把它们区别开来？10 现有一个验电器和若干带电情况未知的橡胶球，利用验电器我们可以检验出（ ）。（A）每个橡胶球是否带电及是否带同种电荷（B）每个橡胶球是否带电及带电的多少（C）每个橡胶球是否带电及带何种电荷（D）以上各项均能检验出结果11 验电器带有正电，物体A接触验电器的金属球后，发现验电器的金属箔先闭合后又张开，这表明（ ）。（A）物

18、体A原先带正电（B）物体A原先带负电（C）物体A原先不带电（D）物体A原先可能带负电，也可能不带电B组一、选择题 1关于元电荷的说法正确的是( ) A. 元电荷就是电子 B无电荷就是正电子 C元电荷就是质子 D元电荷的电荷量为1.6×10 -19C 2关于电荷量的下列说法中哪些是错误的( ) 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值 C物体所带正电荷为1.6×10-9C，这是因为它失去了1.0×1010个电子 D物体带电荷量的最小值是1.6×10 -19C 3以下说法正确的是( ) A密立根用摩擦起电的实验发现了电子 B密立根用摩

19、擦起电的实验测定了元电荷的电荷量 C密立根用油滴实验发现了电子 D密立根用油滴实验测定了元电荷的电荷量二、填空题5任何带电体所带电荷量总是等于某一最小电荷量的整数倍，这个最小电荷量叫做 ，它的电荷量大小为 。6雷电是云层与地之间或云层与云层之间的放电现象，放电的两者所带的是 电荷，云层所带的电荷是因 而获得。7目前普遍认为，原子核内的质子与中子是由被称为u夸克与d夸克的两类夸克组成，它们分别带有一窟的电荷量，若质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由2个d夸克和1个u夸克组成，则u夸克的带电荷量为 e，d夸克的带电荷量为 e(e为元电荷，质子电荷量为e，中子不带电)。8. 1888年俄国物理学

20、家斯托列托夫为研究光的本性做了这样一个实验，如图所示，一块表 面洁净的锌板和验电器相连，用紫外线照射锌板，验电器指针发生偏转，由此可知锌板带了电，经过验证可知锌板带的是正电，这表明在紫外线照射下锌板释放出 电 （选填“正”或“负”）。三、计算题 9有两个完全相同的带电绝缘金属小球A、B，分别带有电荷量QA=6.4×10-9C，QB=-3.2×10-9C，让两小球接触，在接触过程中，电子如何转移并转移了多少？电子移动的个数为多少？作业：1将毛皮摩擦过的橡胶棒靠近验电器的金属球，验电器的金属箔片就会张开，箔片带电的原因是 ( ) (A)金属球上的正电荷流向箔片 (B)金属球上的负电荷流向箔片 (C)箔片上的正电荷流向金属球 (D)箔片上的负电荷流向金属球2自然界只有两种电荷，丝绸摩擦过的玻璃棒带 电，摩擦过程中丝绸是 （填“得到”或“失去”）电子，毛皮摩擦过的橡胶棒带 电，摩擦过程中橡胶棒是 （填“得到”或“失去”）电子3. 1个二价氧离子所带的电荷量为 C，一物体的电荷量为-8X10-8 c，则该物体是_ （填“得到”或“失去”） 个电子4如图8-A-1所示装置是著名的 实验装置的示意图，它的主要作用是利用该装置测定了 5甲物体原来带有8X10-8 c的正电荷，乙物体原来带有1 X 10-8 C的负电荷，将它们接触后，甲物体带3×10-8