电荷及守恒定律

1、1.1 电荷及其守恒定律新课标高中物理选修31第一章 静电场电荷亦称电，是实物的一种性质人们对电的电荷亦称电，是实物的一种性质人们对电的认识最初来自摩擦起电现象和自然界的雷电现认识最初来自摩擦起电现象和自然界的雷电现象例如，在公元象例如，在公元3世纪，我国晋朝张华的世纪，我国晋朝张华的博物志博物志中就有记载：中就有记载：“今人梳头，解着衣，今人梳头，解着衣，有随梳解结，有光者，亦有咤声有随梳解结，有光者，亦有咤声”这是世界这是世界上关于摩擦起电引起闪光和噼啪之声的较早记上关于摩擦起电引起闪光和噼啪之声的较早记载古人发现，用毛皮摩擦过的琥珀能够吸引载古人发现，用毛皮摩擦过的琥珀能够吸引羽毛、头发

2、等轻小物体随后人们进一步发现，羽毛、头发等轻小物体随后人们进一步发现，摩擦后能够吸引轻小物体的现象并不是琥珀所摩擦后能够吸引轻小物体的现象并不是琥珀所独有的，像玻璃棒、火漆棒、硬橡胶棒、硫磺独有的，像玻璃棒、火漆棒、硬橡胶棒、硫磺块或水晶块等，用毛皮或丝绸摩擦后也能吸引块或水晶块等，用毛皮或丝绸摩擦后也能吸引轻小物体凡是物体有了上述吸引轻小物体的轻小物体凡是物体有了上述吸引轻小物体的性质，我们就说它带了电性质，我们就说它带了电一、电荷？自然界中有几种电荷？它们间的相互作自然界中有几种电荷？它们间的相互作用如何？用如何？1.两种电荷两种电荷 用毛皮摩擦过的橡胶棒带用毛皮摩擦过的橡胶棒带负负电电;

3、 用丝绸摩擦过的玻璃棒带用丝绸摩擦过的玻璃棒带正正电电.2 .两种电荷间的相互作用两种电荷间的相互作用 同同种电荷相互排种电荷相互排斥斥； 异异种电荷相互种电荷相互吸吸引。引。一、电荷？一般情况下物体不带电，不带电的物体一般情况下物体不带电，不带电的物体内部是否存在电荷？内部是否存在电荷？ 原子原子（中性）（中性）原子核原子核核外电子核外电子质子质子中子中子（正电正电）（不带电（不带电）质子和中子之间有强相互作用质子和中子之间有强相互作用核力核力 离原子核较远的电子容易受到外界的离原子核较远的电子容易受到外界的作用而脱离原子作用而脱离原子使物体带电的方法：1、摩擦起电实质：实质：电子从一个物体

4、电子从一个物体转移转移到到另一个物体上，得到电另一个物体上，得到电子带负电，失去电子带子带负电，失去电子带正电。正电。使物体带电的方法：使物体带电的方法：2、感应起电静电感应静电感应：把电荷移近不带电的导体，可以使：把电荷移近不带电的导体，可以使导体带电的现象，叫做静电感应。导体带电的现象，叫做静电感应。实质：实质：电荷从物体的一部分电荷从物体的一部分转移转移到另一部分到另一部分感应起电感应起电：利用静电感应使金属导体带电的过：利用静电感应使金属导体带电的过程，叫做感应起电。程，叫做感应起电。使物体带电的方法：3、接触带电接触后接触后再分开再分开+Q+Q接触后接触后再分开再分开Q3QQQ实质：

5、电荷从一个物体实质：电荷从一个物体转移转移到另一个物体到另一个物体Q21Q21三种带电方式三种带电方式 (1)摩擦起电：摩擦起电： 正负电荷的分开和转移正负电荷的分开和转移 (2)感应起电：感应起电：电荷从物体的一部分转移到另一部分电荷从物体的一部分转移到另一部分 (3)接触起电：接触起电：电荷从一个物体转移到另一个物体电荷从一个物体转移到另一个物体起电的本质：起电的本质： 无论是哪种起电方式无论是哪种起电方式, ,其本其本质都是将正、负电荷分开质都是将正、负电荷分开, ,使电荷使电荷发生转移，并不是创造电荷发生转移，并不是创造电荷。是否只有当带电体与导体棒的上端直接接触时，金属箔片才开始张开

6、？解释下面将要看到的现象。二、电荷守恒定律二、电荷守恒定律电荷既不能创造，也不能消灭，只能从一个物电荷既不能创造，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，在转移过程中，电荷的总量保移到另一部分，在转移过程中，电荷的总量保持不变。持不变。电荷守恒定律是大量实验事实的总结，适用电荷守恒定律是大量实验事实的总结，适用于迄今所知的一切宏观过程和微观过程。质于迄今所知的一切宏观过程和微观过程。质子和电子是正负电荷的基本单元。在各种物子和电子是正负电荷的基本单元。在各种物理过程中，电子和质子总数不变，只是组合理过程中，电子和质子

7、总数不变，只是组合方式或所在位置有所改变，因而电荷守恒是方式或所在位置有所改变，因而电荷守恒是十分自然的。十分自然的。 值得指出的，近代物理学发现了大量有关值得指出的，近代物理学发现了大量有关基本粒子互相转化的事实。例如正、负电子基本粒子互相转化的事实。例如正、负电子e+、e-对撞湮没对撞湮没 ，产生两个，产生两个光子；在这些光子；在这些过程中，出现了电荷的消失或产生，但反应过程中，出现了电荷的消失或产生，但反应物的总电荷等于生成物的总电荷，电荷仍守物的总电荷等于生成物的总电荷，电荷仍守恒。这意味着电荷守恒具有更深刻的根源。恒。这意味着电荷守恒具有更深刻的根源。二、电荷守恒定律二、电荷守恒定律

8、电荷既不能创造，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，在转移过程中，电荷的总量保持不变。 物理学的基本定律之一 。它指出，对于一个孤立系统，不论发生什么变化 ，其中所有电荷的代数和永远保持不变。电荷守恒定律表明，如果某一区域中的电荷增加或减少了，那么必定有等量的电荷进入或离开该区域；如果在一个物理过程中产生或消失了某种符号的电荷，那么必定有等量的异号电荷同时产生或消失。 二、电荷守恒定律二、电荷守恒定律电荷既不能创造，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，在转移过程中，电荷的总量保持不变。因此，电荷守恒定律又可表示

9、为：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的。三、元电荷三、元电荷电荷是实物的一种属性 电荷的多少叫电荷量电荷量是指物体带电的多少，常常简称电量电量是电荷的定量基度带电体是指处于带电状态的物体电荷、电量、带电体三个词往往不加区分地使用，其中电荷一词用得最广在某些情况下，电荷实际指带电体本身电荷量的国际单位是：C.4的整数倍的整数倍，或者是，或者是的电荷量或者等于的电荷量或者等于，所有带电体，所有带电体均为均为、电子和质子的电荷量、电子和质子的电荷量eee三、元电荷三、元电荷.1060. 1119称称为为元元电电荷荷电电荷荷量量、元元电电荷荷：Ce .1060. 1219不不是是

10、指指某某电电荷荷是是一一个个电电荷荷量量单单位位），位位（、元元电电荷荷是是电电荷荷量量的的单单C Ce191060. 13 、元电荷的值：、元电荷的值：元电荷的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得到的尽管质子、电子的电荷量的数值皆为 ，但它们不叫元电荷，它们电荷量的绝对值才叫元电荷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“”、“”号代表电荷的性质（种类），与数学中的正负号的含义不同一般，正电荷的电量用正值表示，负电荷的电量用负值表示 C191060. 1 三、元电荷三、元电荷.4的整数倍的整数倍，或者是，或者是的电荷量

11、或者等于的电荷量或者等于，所有带电体，所有带电体均为均为、电子和质子的电荷量、电子和质子的电荷量eee三、元电荷三、元电荷.1060. 1119称称为为元元电电荷荷电电荷荷量量、元元电电荷荷：Ce .1060. 1219不不是是指指某某电电荷荷是是一一个个电电荷荷量量单单位位），位位（、元元电电荷荷是是电电荷荷量量的的单单C Ce191060. 13 、元电荷的值：、元电荷的值：)/5mq叫叫做做比比荷荷（量量与与其其质质量量的的比比值值，、比比荷荷：带带电电体体的的电电荷荷kgCkgCmee/1076. 11091. 01060. 1113019电子的比荷为：小小 结结1 1、自然界存在两者

12、电荷、自然界存在两者电荷（1 1）正电荷：丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷）正电荷：丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷 （2 2）负电荷：毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷）负电荷：毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷2 2、使物体带电的方式带电方式、使物体带电的方式带电方式(1)(1)摩擦起电：摩擦起电： 电子从一个物体转移到另一个物体电子从一个物体转移到另一个物体(2)(2)接触起电：电荷从一个物体转移到另一个物体接触起电：电荷从一个物体转移到另一个物体(3)(3)感应起电：电荷从物体的一部分转移到另一部分感应起电：电荷从物体的一部分转移到另一部分 3 3、电荷守恒定律：电荷既不能创造、电荷守恒定律：电荷既不能创

13、造, ,也不能消灭也不能消灭, ,它只它只能从一个物体转移到另一个物体能从一个物体转移到另一个物体, ,或从物体的一部分或从物体的一部分转移到另一部分转移到另一部分, ,在转移的过程中，系统的电荷总数在转移的过程中，系统的电荷总数保持不变保持不变. .1941.60 10 C.e、 元 电 荷 ： 电 荷 量称 为 元 电 荷4 4、所有带电体的电量等于电荷量、所有带电体的电量等于电荷量e e或电荷量或电荷量e e的整数倍的整数倍5 5、电荷量、电荷量e e：指电子（或质子）的电荷量，称为元电荷：指电子（或质子）的电荷量，称为元电荷6 6、比荷：带电体的电荷量与其质量的比值、比荷：带电体的电荷

14、量与其质量的比值例1：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、1.6010-19C的电量叫元电荷C、电子带有最小的负电荷，其电量的绝对值叫 元电荷D、质子带有最小的正电荷，其电量的绝对值叫 元电荷答案：B、C、D 例2：有A、B、C三个塑料小球，A和B，B和C，C和A间都是相互吸引的，如果A带正电，则 ：AB、C球均带负电BB球带负电，C球带正电CB、C球中必有一个带负电，而另一个不带 电DB、C球都不带电答案：C课堂训练1 1、如图所示，导体棒、如图所示，导体棒ABAB靠近带正电的导体靠近带正电的导体QQ放置用手接触放置用手接触B B端，移去手指再移去端，移去手指再移去QQ，ABAB带何种电荷带何种电荷 _ _ 若手的接触点若手的接触点改在改在A A端，情况又如何端，情况又如何_ _ 。负电荷负电荷负电荷负电荷2 2、绝缘细线上端固定，下端悬挂一轻质小球、绝缘细线上端固定，下端悬挂一