文11电荷 库伦定律上课用

1、电荷及其守恒定律电荷及其守恒定律新课标高中物理选修新课标高中物理选修31第一章第一章 静电场静电场一、电荷1、自然界中有两种电荷、自然界中有两种电荷（1）正电荷：）正电荷： 丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷 （2）负电荷：）负电荷： 毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。+_2.使物体带电的方法使物体带电的方法：摩擦起电摩擦起电 原子原子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） 物质的微观结构是怎样的？摩擦起电的原因物质的微观结构是怎样的？摩擦起电

2、的原因是什么？是什么？（中性）（中性）（负电负电）（正电正电）例如：丝绸与玻璃棒摩擦例如：丝绸与玻璃棒摩擦 玻璃棒玻璃棒 失去电子失去电子 带正电带正电丝绸丝绸 得到电子得到电子 带负电带负电摩擦起电的原因：摩擦起电的原因： 摩擦时一些束缚不紧的电子从一个物体摩擦时一些束缚不紧的电子从一个物体转移转移到另一个物体上。到另一个物体上。 得得到电子：到电子：带负电带负电；失失去电子：去电子：带正电带正电注意：注意：两个互相摩擦的物体一定同时带上两个互相摩擦的物体一定同时带上异异种种电荷，且电荷，且电荷量相等电荷量相等金属导电的原因金属导电的原因简化的物理简化的物理模型模型绝缘体不存在这种自由电子绝

3、缘体不存在这种自由电子在金属中离原子核最远的电子往往会脱离原子核的束在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，这种电子叫做缚而在金属中自由活动，这种电子叫做自由电子自由电子。失。失去这种电子的原子便成为带正电的去这种电子的原子便成为带正电的离子离子，离子都在自，离子都在自己的平衡位置上振动而不移动，只有自由电子穿梭其己的平衡位置上振动而不移动，只有自由电子穿梭其中。中。这就使金属成为导体这就使金属成为导体. C C带正电，移近导体带正电，移近导体A A，金属箔有什么变化？，金属箔有什么变化？ 把把A A、B B分开，然后移去分开，然后移去C,C,金属箔又有何变化？金属

4、箔又有何变化？ 再让再让A A和和B B接触，又会看到什么现象？接触，又会看到什么现象？+感应起电感应起电+AB如先移开带电球，再分开如先移开带电球，再分开AB，A、B还能带电吗？还能带电吗？AB重新接触后，导体不带重新接触后，导体不带电了，说明电了，说明A、B分开后带分开后带等量异种等量异种电荷电荷. 重新接触后重新接触后等量异种电荷发生等量异种电荷发生中和中和.+感应起电感应起电使物体带电的方法：（1 1）静电感应静电感应：把电荷移近不带电的导：把电荷移近不带电的导 体，可以使导体带电的现象，叫做静电体，可以使导体带电的现象，叫做静电 感应感应（2 2）感应起电感应起电：利用静电感应使物体

5、：利用静电感应使物体带电，叫做感应起电带电，叫做感应起电 规律：规律： 近端近端 感应异种电荷，感应异种电荷， 远端远端 感应同种电荷感应同种电荷 1 1、自由电子受力向一端移动，另一端带等量、自由电子受力向一端移动，另一端带等量的正电荷的正电荷 2 2、感应起电没有创造电荷，只是使物体中的、感应起电没有创造电荷，只是使物体中的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 3）静电感应解释：）静电感应解释：感应起电不能使感应起电不能使绝缘体带电绝缘体带电通过与带电体直接接触，电荷从通过与带电体直接接触，电荷从一个物体转移到另一个物体上，一个物体转移到另一个物体上，从而

6、使不带电的物体带上同种从而使不带电的物体带上同种电荷的过程。电荷的过程。3 3、接触起电、接触起电带正电的物体与带负电的物体接触，电子由带负电的物体转移到带正电的物体上带正电的物体与不带电的中性物体接触，电子由中性物体转移到带正电的物体上带负电的物体与不带电的中性物体接触，电子由带负电的物体转移到中性物体上1. 1.三种起电方法三种起电方法. .起电的本质起电的本质摩擦起电、感应起电、接触起电摩擦起电、感应起电、接触起电无论是哪种起电方式无论是哪种起电方式, ,均为电荷在物均为电荷在物体之间或物体内部的转移体之间或物体内部的转移，并不是创并不是创造电荷造电荷. . 2验电器的工作原理及作用是什

7、么？ 提示：(1)验电器的工作原理： 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 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 (2)验电器的作用：可以判断物体是否带电、带电荷的种类和电荷量的多少 三种起点方式：三种起点方式：摩擦起电、感应起电、接触起电摩擦起电、感应起电、接触起电三种起电方式中电子是凭空产生的吗？三种起电方式中电子是凭空

8、产生的吗？如果不是，那原因是？如果不是，那原因是？电子会凭空消失吗？电子会凭空消失吗？你可以你可以 得到什么结论？得到什么结论？二、电荷守恒定律二、电荷守恒定律 摩擦起电和感应起电的本质都都是电荷摩擦起电和感应起电的本质都都是电荷在物体之间或物体内部的转移，而不是创造在物体之间或物体内部的转移，而不是创造出了电荷。出了电荷。 电荷既不能创造，也不能消灭，它电荷既不能创造，也不能消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或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，在者从物体的一部分转移到另一部分，在转移的过程中，电荷的总量保持不变转移的过程中，电荷的总量保持不变这个结论叫做

9、电荷守恒定律这个结论叫做电荷守恒定律 近代物理实验发现：在一定条件下，带电粒子近代物理实验发现：在一定条件下，带电粒子是可以产生和湮没的是可以产生和湮没的. 一个高能光子可以产生一个高能光子可以产生一个一个正电子正电子和一个和一个负电子负电子； 一对正、负电子可以同一对正、负电子可以同时湮没，转化为光子时湮没，转化为光子.这一发现是否否定了电荷守恒定律？这一发现是否否定了电荷守恒定律？l电中性的物体中有无电荷存在？电中性的物体中有无电荷存在？l所谓所谓“电荷的中和电荷的中和”是不是正负电荷消失了？是不是正负电荷消失了？l对于对于“电荷的总量保持不变电荷的总量保持不变”中的中的“电荷的总量电荷的

10、总量”你是怎么理你是怎么理解？解？中和时，正负电荷对外表现的电性相互抵消，系统所带电荷的代数和不变，电荷并没有消失，只是正负电荷数相等，从而对外显电中性。 在这些情况下，带电粒子总是成对产生或湮在这些情况下，带电粒子总是成对产生或湮没没. 两个粒子带电数量相等但正负相反，而光子又两个粒子带电数量相等但正负相反，而光子又不带电，所以电荷的代数和仍然不变不带电，所以电荷的代数和仍然不变. 一个与外界没有电荷交换的系统，电荷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的代数和总是保持不变的.电荷守恒定律现在的表述是：电荷守恒定律现在的表述是：它是自然界重要的基本规律之一它是自然界重要的基

11、本规律之一1.电荷的多少如何表示？它的单位是什么？电荷的多少如何表示？它的单位是什么？1电荷量：电荷的多少，简称电量。用电荷量：电荷的多少，简称电量。用Q或或q;国际单位国际单位:库仑库仑 C3比较电荷带电的多少比较电荷带电的多少,要比较的是其电荷量的绝对值要比较的是其电荷量的绝对值电荷量的正负不表示电荷量的大小电荷量的正负不表示电荷量的大小,只代表电荷的性质只代表电荷的性质2正电荷的电荷量为正值，负电荷的电荷量为负值。三、元电荷1. 科学实验发现的科学实验发现的最小电荷量最小电荷量就是电子所带的电就是电子所带的电荷量（质子、正电子所带电荷量与它相同，但符荷量（质子、正电子所带电荷量与它相同，

12、但符号相反）号相反）. 最小的电荷量最小的电荷量叫元电荷叫元电荷.2. 元电荷元电荷 e = 1.6010 -19C3. 电子的比荷电子的比荷 所有带电体的电荷量是所有带电体的电荷量是e的整数倍，的整数倍，电荷量是不能连续变化的电荷量是不能连续变化的.元电荷元电荷e的数值最早由密立根测得的数值最早由密立根测得111076. 1emeC/kg,Qne n为 整 数注意注意.1060. 1119不是指某电荷是一个电荷量单位），位（、元电荷是电荷量的单C2.元电荷没有正负之分。也不是物质。电子质子是实实在在的粒子，不是元电荷，虽然其带的电荷量为一个元电荷。练习：带电微粒所带的电荷量不可练习：带电微粒

13、所带的电荷量不可能是下列值中的能是下列值中的()A2.41019 CB6.41019 CC1.61019 C D4.01017 C【答案】【答案】A二、电荷守恒定律的理解1“中性”、“中和”的本质电中性的物体是有电荷存在的，只是代数和为0，对外不显电性；电荷的中和是指电荷的种类、数量达到异号、等量时，正负电荷代数和为0.2“总量”含义：指电荷的代数和.相同的金属球接触后的电荷量分配(1)用带电荷量是Q的金属球与不带电的金属球接触后，两小球均带二分之一Q的电荷量，电性与原带电金属球相同。若使两完全相同的金属球带电量大小分别为q1、q2，则有接触后接触后再分开再分开+Q+Q +Q 电荷从一个物体转

14、移到另一个物体电荷从一个物体转移到另一个物体两个两个完全相同完全相同的带电导体的带电导体,接触后再分开接触后再分开,二者将原来所带电量的总和平均分配二者将原来所带电量的总和平均分配接触后接触后再分开再分开+Q+Q- 3Q- 3Q-Q-Q-Q-Q 2121两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，QB3.2109 C，让两绝缘金属小球接触，在接触过程中，电子如何转移？转移了多少？ 答案：答案：见解析见解析 感应起电中，带电体靠近导体时，导体的近端带上异种电荷，远端带上同种电荷。当导体接地时，导体与大地组成一个大导体，不论导体的远端还是近端接地，这时这时大地都变成了

15、远端，而导体只能是近端，大地都变成了远端，而导体只能是近端，导体上只能感应出异种电荷，不会出现同种电荷，原来导体远端感应出来的同种电荷转移到了大地。用手接触导体和导体接地一样。A用手接触一下导体的A端，导体将带正电荷B用手接触一下导体的正中部位，导体仍不带电C用手接触一下导体的任何部位，导体将带负电D用手接触一下导体AB后，只要带正电小球不移走，AB不可能带电答案： 【跟踪发散】11：如右图所示，带正电的小球靠近不带电的金属导体AB的A端，由于静电感应，导体A端出现负电荷，B端出现正电荷，关于导体AB感应起电的说法正确的是() 如图111所示，挂在绝缘细线下的轻质小球，表面镀有金属薄膜，由于电

16、荷的相互作用而靠近或远离，所以 ()图图111A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【解析】若两物体相互排斥，必定带同种电荷；若两物体相互吸引，二者可能带异种电荷，也可能一个带电荷，另一个不带电荷.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，同种电荷趋向于远离带电物体，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.综上知，B、C选项正确. 电荷间的相互作电荷间的相互作用力可能和什么用力可能和什么有关？有关？控制变量控制变量法法 结论：电荷之间的

17、作用力F随着q的增大而增大，随着r的增大而减小。带电量相同，带电小球偏转角不同 ,可见其受力大小不同。+Q+q库库 仑仑 定定 律律内容内容：在在真空真空中两个中两个点电荷点电荷之间的作用之间的作用力，跟它们的电荷量的乘积成正比，力，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们间的距离的二次方成反比。作跟它们间的距离的二次方成反比。作用力的方向在它们的连线上，作用力用力的方向在它们的连线上，作用力在它们的连线上在它们的连线上电荷间相互作用的力电荷间相互作用的力F F叫做静电力或库仑叫做静电力或库仑力力. .2 2、大小：、大小：k=9.0k=9.010109 9NmNm2 2/ /C C2 23 3、方

18、向：同性相斥、方向：同性相斥, ,异性相吸异性相吸. .221rQQkF k k:静电力常量静电力常量 4 4、适用条件：、适用条件： .真空真空(空气中近似成立空气中近似成立).点电点电荷荷1 1、将不带电的导体、将不带电的导体A A和带有负电荷的导和带有负电荷的导体体B B接触后，在导体接触后，在导体A A中的质子数中的质子数 （ ）A A增加增加 B B减少减少 C C不变不变 D D先增加后减少先增加后减少2 2、科学家在研究原子、原子核及基本粒、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

19、：的单位，关于元电荷，下列论述正确的是：A A、把质子或电子叫元电荷、把质子或电子叫元电荷B B、1.601.601010-19-19C C的电量叫元电荷的电量叫元电荷C C、电子带有最小的负电荷，其电量、电子带有最小的负电荷，其电量 的绝对值叫元电荷的绝对值叫元电荷D D、质子带有最小的正电荷，其电量、质子带有最小的正电荷，其电量 的绝对值叫元电荷的绝对值叫元电荷 3 3、把两个完全相同的金属球、把两个完全相同的金属球A A和和B B接触一接触一下，再分开一段距离，发现两球之间下，再分开一段距离，发现两球之间相互排斥，则相互排斥，则A A、B B两球原来的带电情两球原来的带电情况可能是况可能

20、是 （ ）A A带有等量异种电荷带有等量异种电荷 B B带有等量同种电荷带有等量同种电荷 C C带有不等量异种电荷带有不等量异种电荷 D D一个带电，另一个不带电一个带电，另一个不带电 +A.导体导体B带负电带负电;B.导体导体B左端出现负电荷左端出现负电荷,右端出现正电荷右端出现正电荷,并并且电荷量大小相等且电荷量大小相等;C.若若A不动不动,将将B沿图中虚线分开沿图中虚线分开,则左边的电荷则左边的电荷量小于右边的电荷量量小于右边的电荷量;D.若若A、B接触一下接触一下,A、B金属体所带总电荷量金属体所带总电荷量保持不变保持不变. AB4、如图所示、如图所示,A、B是被绝缘支架分别架是被绝缘支架分别架起的金属球起的金属球,并相隔一定距并相隔一定距离离,其中其中A带正电带正电,B不带电不带电,则以下说法中正确的是则以下说法中正确的是:5关于点电荷，下列说法正确