資源簡介

9.1電荷
【學習目標】
1、知道自然界只存在正、負兩種電荷。知道同種電荷相互排斤，異種電荷相互吸引。知道電荷量的概念及其國際單位。
2. 經歷摩擦起電和感應起電的實驗過程，了解使物體帶電的方法，能從物質微觀結構的角度認識物體帶電的本質。
3. 理解電荷守恒定律。
4. 關注存在元電荷的事實，知道元電荷的概念，知道電荷量不能連續變化。
【學習重難點】
1、理解摩擦起電、感應起電和接觸起電。（重點）
2、對于元電荷的理解，以及對于電荷守恒定律的理解和應用。（重點）
3、學會從物質微觀結構的角度認識物體帶電的本質。（難點）
4、應用電荷守恒定律分析接觸起電現象中電荷量的分配。（難點）
【預習新知】
一、電荷
1．物體帶電
物體具有吸引輕小物體的性質，我們就說它帶了電，或有了電荷。
2．兩種電荷
（1）自然界中只存在兩種電荷：正電荷和負電荷。
（2）電荷間的相互作用規律：同種電荷相互排斥、異種電荷相互吸引。
注意：兩個物體帶異種電荷相互吸引，但相互吸引的物體不一定是帶異種電荷，因為帶電體還具有吸引輕小物體的特性。
3．電荷量及其單位
（1）定義：電荷的多少叫作電荷量，常用符號Q或 q表示。
（2）單位：在國際單位制中，電荷量的單位是庫侖，簡稱庫，用C表示。
（3）正負：電荷有正負之分，正電荷的電荷量為正值，負電荷的電荷量為負值。
4．物質的微觀結構
（1）原子結構：原子：
（2）原子電性：原子核的正電荷數量與電子的負電荷數量一樣多，整個原子對外界較遠位置表現為電中性。
（3）自由電子：金屬中原子的外層電子往往會脫離原子核的束縛而在金屬中自由運動，這種電子叫作自由電子。
同一物體分別與不同種類的物體摩擦，該物體所帶電荷的種類取決于兩種物質的原子核束縛電子的能力的大小，故同一物體與不同種類的物體摩擦時，可能帶上不同種類的電荷。
二、靜電感應
（1）摩擦起電：由于摩擦而使物體帶電的方式。原因：當兩種物質組成的物體相互摩擦時，一些受原子核束縛較弱的電子會轉移到另一個物體上。于是，原來電中性的物體由于得到電子而帶負電，失去電子的物體則帶正電。
（2）感應起電
①靜電感應：當一個帶電體靠近導體時，由于電荷間相互吸引或排斥，導體中的自由電荷便會趨向或遠離帶電體，使導體靠近帶電體的一端帶異種電荷，遠離帶電體的一端帶同種電荷的現象。
②感應起電：利用靜電感應使金屬導體帶電的過程。
（3）接觸起電：帶電體與導體接觸時，會使這個導體帶電的現象。
三、電荷守恒定律
1．電荷既不會創生，也不會消滅，它只能從一個物體轉移到另一個物體，或者從物體的一部分轉移到另一部分；在轉移過程中，電荷的總量保持不變。
2．一個與外界沒有電荷交換的系統，電荷的代數和保持不變。
四、元電荷
1．定義：實驗發現的最小電荷量就是電子所帶的電荷量，這個最小的電荷量叫作元電荷，用符號e表示。
2．所有帶電體的電荷量都是e的整數倍，電荷量是不能連續變化的物理量。
3．元電荷的大小：e＝1.602 176 634×10－19 C在計算中通常取e＝1.60×10－19 C。
4．電子的比荷：電子的電荷量e與電子的質量me之比。其值 ＝1.76×1011 C/kg。
【重難探究】
一、對感應起電的理解
1．過程及現象
(1)取一對用絕緣支柱支持的金屬導體A、B，使它們彼此接觸。起初它們不帶電，貼在它們下面的金屬箔是閉合的，如圖甲所示。
(2)帶正電荷的球C移近導體A，可以看到A、B上的金屬箔都張開了，這表示A、B上都帶了電荷，如圖乙所示。
(3)如果把A、B分開，然后移去C，可以看到A和B仍帶有電荷，如圖丙所示。
(4)讓A、B接觸，金屬箔就不再張開，表明它們不再帶電了。這說明A、B所帶的電荷是等量的，互相接觸時，等量的正、負電荷發生了中和。
2．感應起電的本質
在導體C上的電荷作用下，導體A、B上的自由電荷發生定向移動，由B端移至A端，從而引起A端帶負電，B端帶正電，此時若將A、B分離，導體A、B則成為帶等量異種電荷的帶電體。
二、元電荷與電荷守恒定律
1．對元電荷的認識
(1)一個電子、一個質子或一個正電子所帶的電荷量都是e，所有帶電體的電荷量等于e或者是e的整數倍。
(2)元電荷既不是電子，也不是質子，只是一個電荷量。因為物體的帶電荷量通常較小，因此可用元電荷的整數倍方便地表示，如電子的帶電荷量為－e，即表示電子的帶電荷量為－1.60×10－19 C。
2．對電荷守恒定律的理解
(1)電荷守恒定律的另一種表達：一個與外界沒有電荷交換的系統，電荷的代數和總是保持不變。
如接觸帶電時不帶電物體與帶電物體接觸后，電荷在兩物體上重新分配，但總電荷量不變。
摩擦起電實質上是電子在不同物體間的轉移。
(2)接觸帶電時，兩個完全相同的導體球相互接觸，則電荷量平分。若兩導體球帶同種電荷，會把總電荷量平分；若帶異種電荷，則先中和然后再把剩余電荷量平分。
【鞏固訓練】
1.如圖甲所示是一個原先不帶電的導體，圖乙中C是靠近圖甲中導體的帶正電的導體球.若用絕緣工具沿圖示某條虛線將導體切開，將導體分為兩部分，這兩部分所帶電荷量的數值分別為，則下列結論正確的是( )
A.沿虛線d切開，A帶負電，B帶正電，且
B.只有沿虛線b切開，才有A帶正電，B帶負電，且
C.沿虛線a切開，A帶正電，B帶負電，且
D.沿任意一條虛線切開，都有A帶正電，B帶負電，且
2.某同學將一根橡膠棒用毛皮摩擦后，先后進行了如下操作：①將橡膠棒靠近（不接觸）不帶電驗電器的金屬球（如圖甲）；②保持橡膠棒的位置不動，用手接觸驗電器的金屬球（如圖乙）；③接著先把手移開，再把橡膠棒移開（如圖丙）.關于驗電器的金屬箔張開的情況及分析，以下說法正確的是( )
A.操作①中，驗電器金屬箔不張開，因為橡膠棒與金屬球沒有接觸
B.操作①中，隨著橡膠棒靠近驗電器金屬球的過程，金屬箔張開的角度越來越大，因為產生的感應電荷越來越多，金屬箔上聚集的負電荷也越來越多
C.操作②中，手接觸驗電器，金屬箔閉合，金屬球上的電荷通過手導入到大地中
D.操作③中，金屬箔從閉合到又張開一定的角度，因為金屬球上的電荷重新分布
3.小明同學用自制的驗電器進行了一些探究實驗.如圖所示，小明使驗電器帶了負電荷，經過一段時間后，他發現該驗電器的金屬箔片（用包裝巧克力的錫箔紙制作）幾乎閉合了.關于此問題，他跟其他同學討論后形成了下列觀點，你認為正確的是( )
A.金屬球上原有的負電荷逐漸消失了
B.在此現象中，電荷不守恒
C.金屬球上負電荷減少的主要原因是潮濕的空氣將電子導走了
D.該現象是由于電子的轉移引起的，仍然遵循電荷守恒定律
4.下列關于幾種起電方式的說法錯誤的是( )
A.感應起電說明電荷可以從帶電的物體轉移到原來不帶電的物體
B.摩擦起電時，失去電子的物體帶正電，得到電子的物體帶負電
C.摩擦起電和感應起電都能使電子轉移，只不過前者使電子從一個物體轉移到另一個物體上，而后者則使電子從物體的一部分轉移到另一部分
D.一個帶電體接觸一個不帶電的物體，兩個物體可能帶上異種電荷
參考答案
1.答案：D
解析：導體原來不帶電，只是在帶正電的導體球C的靜電感應的作用下，導體中的自由電子向B部分移動，使B部分帶負電，A部分帶正電.根據電荷守恒定律可知，A部分減少的電子數目和B部分增加的電子數目相同，所以沿任意一條虛線切開時，都有A帶正電，B帶負電，且，故D正確.
2.答案：BD
解析：用毛皮摩擦過的橡膠棒帶負電，操作①中，將橡膠棒靠近不帶電驗電器的金屬球時，由于靜電感應，驗電器的金屬球帶正電，則金屬箔帶負電，從而張開；隨著橡膠棒靠近驗電器金屬球的過程，金屬箔張開的角度越來越大，是因為產生的感應電荷越來越多，則金屬箔上聚集的負電荷也越來越多，A錯誤，B正確；操作②中，手接觸驗電器，金屬箔中的負電荷經手流入大地，使得金屬箔閉合，但金屬球依舊屬于近端，帶正電，C錯誤；操作③中，若先把手移開，再把橡膠棒移開，金屬箔與金屬球均帶正電荷，導致金屬箔又張開，D正確.
3.答案：CD
解析：帶負電荷的驗電器在潮濕的空氣中，經過一段時間后，金屬球上的負電荷（電子）被潮濕的空氣導走了，但電荷在轉移的過程中仍然守恒，故C、D正確，A、B錯誤.
4.答案：AD
解析：感應起電的實質是電荷從物體的一部分轉移到另一部分，故A錯誤；摩擦起電的實質是電子從一個物體轉移到另一個物體，物體原來呈現電中性，所以失去電子的物體帶正電，得到電子的物體帶負電，故B正確；摩擦起電和感應起電都能使電子轉移，只不過前者使電子從一個物體轉移到另一個物體上，而后者則使電子從物體的一部分轉移到另一部分，故C正確；一個帶電體接觸一個不帶電的物體，屬于接觸起電，接觸起電的兩個物體只能帶上同種電荷，故D錯誤.

展開更多......

收起↑