电荷及其守恒定律

1、第1节电荷及其守恒定律1两种电荷(1)两种电荷：自然界中只存在两种电荷正电荷：用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称为正电荷负电荷：用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷称为负电荷(2)相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引教 材 要 点 解 读 2物质的电结构 原子由带正电的原子核和带负电的电子组成，电子绕原子核高速旋转原子核正电荷的数量跟核外电子负电荷的数量相等，所以整个原子对外界较远位置表现为电中性 金属原子中离原子核较远的电子，往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由活动，这种能自由活动的电子叫做自由电子，失去电子的原子便成了带正电的离子 3物体带电 物体有了吸引轻小物体的性质，我们就说它带了电，

2、或有了电荷 当物体内的正电荷数量多于负电荷数量时，物体带正电，反之，带负电正电荷数量与负电荷数量相等时，物体不带电 有的同学误认为相互吸引的两物体一定带异种电荷 辨析：除了带异种电荷的物体相互吸引之外，带电体有吸引轻小物体的性质，这里的“轻小物体”可以不带电 1摩擦起电 (1)摩擦起电的过程 由于两个物体互相摩擦时，一些束缚得不紧的电子往往从一个物体转移到另一个物体，于是原来呈电中性的物体由于得到电子而带负电，失去电子的物体则带正电如玻璃棒与丝绸摩擦时，玻璃棒容易失去电子而带正电；硬橡胶棒与毛皮摩擦时，硬橡胶棒容易得到电子而带负电 (2)摩擦起电的本质 摩擦起电时，电荷并没有凭空产生，其本质是

3、发生了电子的转移，所以两个相互摩擦的物体一定是同时带上性质不同的电荷，且电荷量相等 2感应起电 (1)静电感应：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的现象 (2)感应起电：利用静电感应使导体带电的过程 (3)感应起电的操作步骤： 如图甲所示，使带电体C(如带正电)靠近相互接触的两导体A、B. 保持C不动，用绝缘工具分开A、B. 如图乙所示，移走C，则A带负电，B带正电 若先移走C，再分开A、B，则A、B原来在C的作用下感应出的异种电荷会立即中和，A、B分开后不带电 感应起电的判断方法

4、 (1)当一个带电体靠近导体时，产生静电感应现象，导体靠近带电体的一端带异种电荷，远离带电体的一端带同种电荷 (2)凡是遇到接地问题时，该导体与地球可视为一个导体，而且该导体可视为近端物体，带异种电荷，地球就成为远端导体，带同种电荷 3接触起电 (1)定义：一个物体带电时，电荷之间会相互排斥，如果接触另一个导体，电荷会转移到这个导体上，使这个导体也带电，这种带电方式称为接触起电 (2)本质：接触起电的本质是电荷的转移 接触起电过程中电子转移的规律 (1)带正电荷的物体与带负电荷的物体接触，电子由带负电荷的物体转移到带正电荷的物体上 (2)带正电荷的物体与不带电的中性物体接触，电子由中性物体转移

5、到带正电荷的物体上 (3)带负电荷的物体与不带电的中性物体接触，电子由带负电荷的物体转移到中性物体上 4验电器的结构和工作原理(1)当带电的物体与验电器的金属球接触时，有一部分电荷转移到验电器上，与金属球相连的两个金属箔片带上同种电荷，因相互排斥而张开物体带电越多，电荷转移的越多，两金属箔片的斥力越大，张开的角度也越大 (2)当带电体靠近但不接触验电器的金属球时，金属箔片也可张开因为带电体会使近端金属球上感应出异种电荷，而远端箔片上会感应出同种电荷(感应起电)，在斥力作用下箔片张开 5三种起电方式的区别 三种起电方式的本质都是电荷的转移它们的主要区别是： (1)接触起电是用一个不带电的物体去接

6、触另一个带电的物体，使电荷从带电物体转移一部分到不带电的物体上，带电总量不变 (2)摩擦起电是两个不同的物体相互摩擦，其中一个物体失去电子而带正电，另一个物体获得电子而带负电，带电总量为零(代数和为零) (3)感应起电是将一个导体接近(但不接触)另一个带电体，使导体靠近带电体的一端带上与带电体相异的电荷，而另一端带上与带电体相同的电荷，是导体中的自由电荷在带电体电荷的作用下发生定向移动，使电荷重新分布 验证物体是否带电的两种方法 (1)将物体靠近轻小物体(例如纸片、头发)，若能吸引轻小物体则带电，否则不带电 (2)将待检验物体靠近或接触验电器的金属球，若金属箔片张开则带电，否则不带电 1内容

7、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这个结论叫做电荷守恒定律 2电荷守恒定律的另一种表述 一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变 3对电荷守恒定律的理解 (1)电荷守恒定律和能量守恒定律一样，也是自然界中最基本的守恒定律 (2)两种典型的摩擦起电现象：一是用丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒带正电；二是用毛皮摩擦橡胶棒，橡胶棒带负电玻璃棒和橡胶棒上带的电都不是凭空产生的，而是通过摩擦使物体之间发生了电子得失的现象，符合电荷守恒定律，可以推断：与玻璃棒摩擦过的丝绸要带负电，与橡胶棒摩擦过的毛皮要带正电 (

8、3)带等量异种电荷的两金属球相接触，发生电荷中和，两球都不再带电，这个过程中两球所带电荷的总量并没有变(为零)，电荷也是守恒的 (4)电荷守恒定律的广泛性：任何电现象都不违背电荷守恒定律，涵盖了包括近代物理实验发现的微观粒子在变化中遵守的规律如：由一个高能光子可以产生一个正电子和一个负电子，一对正、负电子可同时湮没、转化为光子在这种情况下，带电粒子总是成对产生或湮没，电荷的代数和不变 1电荷量：电荷的多少叫电荷量，简称电量其国际单位为库仑，符号是C. 2元电荷：科学实验发现的最小电荷量，就是电子所带的电荷量，这个最小的电荷量叫元电荷，用e表示，这是电荷的最小单位 3元电荷的数值：e1.6010

9、19 C. 元电荷的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得的 物体带的电荷量是不能连续变化的物理量，只能是元电荷的整数倍 有的同学误认为元电荷就是带电荷量足够小的带电体 辨析：元电荷是一个抽象的概念，不是指某一个带电体，它是指一个特定的电荷量另外任何带电体所带电荷量都是1.61019 C的整数倍默 读 联 想 记 忆 (2013南京建康中学期中调研)绝缘细线上端固定，下端挂一轻质小球a，a的表面镀有铝膜；在a旁有一绝缘金属球b，开始时，a、b都不带电，如图所示，现使b带电，则() Ab将吸引a，吸住后不放开 Bb先吸引a，接触后又把a 排斥开 Ca、b之间不发生相互作用 Db立即把a排斥开B

10、【方法总结】 在处理带电物体间发生相互作用时，需特别注意带电物体具有吸引不带电的轻小物体的特性，所以当两物体相互吸引时，其可能情况是一个带电，另一个不带电，也可能是两物体带异种电荷当物体接触后，它们可能带同种电荷产生斥力不少同学注意到了第二种情况，漏掉了第一种情况 现有a、b、c、d四个带电小球，两球之间的作用分别为：a吸d，c斥a，b斥c，d 吸b，则() A仅有两个小球带同种电荷 B有三个小球带同种电荷 Cc、d小球带同种电荷 Dc、d小球带异种电荷C D 如图所示，A、B为相互接触的用绝缘支架支持的金属导体，起初它们不带电，在它们的下部贴有金属箔片，C是带正电的小球，下列说法正确的是()

11、A把C移近导体A时，A、B上的金属箔片 都张开B把C移近导体A，先把A、B分开，然后 移去C，A、B上的金属箔片仍张开C先把C移走，再把A、B分开，A、B上 的金属箔片仍张开D先把A、B分开，再把C移走，然后重新 让A、B接触，A上的金属箔片张开，而B上的金属箔片闭合 【方法总结】 感应起电的实质是与带电体靠近的导体中的自由电子的转移分析时注意以下几点：(1) 明确带电体与感应起电的导体；(2) 弄清楚导体靠近带电体的一端和远离带电体 的另一端，近端感应出异种电荷，远端感应出 同种电荷；(3) 注意拿走物体的顺序，若保持带电体不动， 先分开导体的靠近端和远离端，再移走带电 体，则靠近端带异种电

12、荷，远离端带同种电荷若先移走带电体，则导体上的电荷会立即中和，不再带电 (2013华中师大附中质检)如图所示是一个带正电的验电器，当一个金属球A靠近验电器上的金属小球B时，验电器中金属箔片的张角减小，则() A金属球A可能不带电 B金属球A一定带正电 C金属球A可能带负电 D金属球A一定带负电 解析：验电器上的金属箔片和金属球都带有正电荷，金属箔片之所以张开，是由于箔片上的正电荷互相排斥造成的当验电器金属箔片的张角减小时，说明箔片上的正电荷一定比原来减少了由于金属球A只是靠近验电器而没有与验电器上的金属球B发生接触，要考虑感应起电的影响当金属球A靠近时，验电器的金属球B、金属杆包括金属箔片整体

13、相当于一个导体，金属球A距金属球B较近，而距金属箔片较远如果金属球A带正电，验电器上的正电一定向远处移动，则金属箔片上的正电荷量不会减少，所以选项B是错误的 如果金属球A带负电，验电器上的负电荷会由于静电力作用向金属箔片移动，造成金属箔片上的正电荷量减少，所以选项C是正确的如果金属球A不带电，由于受到金属球B上正电荷的影响，金属球A上靠近金属球B的部分也会由于静电力的作用出现负电荷，而这些负电荷反过来会使得验电器上的负电荷向金属箔片移动，效果与金属球A带负电荷一样，所以选项A也是正确的，选项D是错误的 答案：AC 两个完全相同的带电绝缘金属小球A、B，分别带有电荷量QA6.4109 C，QB3

14、.2109 C，让两绝缘金属小球接触，接触后两球所带电量分别是多少？ 【方法总结方法总结】(1)金属导体内能自由移动的电荷是电子，所以两个金属导体金属导体内能自由移动的电荷是电子，所以两个金属导体接触起电的实质是电子的转移接触起电的实质是电子的转移(2)相同金属球相互接触时电荷量的分配规律，将带电荷量相同金属球相互接触时电荷量的分配规律，将带电荷量Q1与带电荷量与带电荷量Q2 的金属球接触后，小球的带电量分配规律如的金属球接触后，小球的带电量分配规律如下：下：A D1.(2013嘉兴高二检测)下列说法正确的是()A静电感应不是创造了电荷，而是电荷从物体的一部分转移到另一部分引起的B一个带电物体接触另一个不带电物体，两个物体有可能带上异种电荷C摩擦起电是因为通过克服摩擦做功而使物体产生了电荷D以上说法都不对课 堂 巩 固 训 练A2关于电荷量，下列说法错误的是()A物体的带电荷量可以是任意值B物体的带电荷量只能是某些值C物体带电荷量的最小值为1.61019 CD一个物体带1.6109 C的正电荷，这是它失去了1.01010个电子的缘故A 3使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开图中表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的是()B4原来甲、乙、丙三物体都不带电，今使甲、乙两物体相互摩擦后，乙物体再与丙物体接触，最后，得知甲物