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9.1 電荷
剛梳過(guò)頭發(fā)的塑料梳子可以吸引輕小的紙屑，在
毛衣上摩擦過(guò)的梳子能使細(xì)小的水流發(fā)生彎曲，
為什么會(huì)出現(xiàn)上述現(xiàn)象？
提示　塑料梳子與頭發(fā)摩擦，梳子與毛衣摩擦
均可帶電，且?guī)щ婓w可以吸引輕小的物體。
帶電的意思就是帶了電荷，初中我們也學(xué)習(xí)了一些有關(guān)電和磁的基礎(chǔ)知識(shí)，高中我們將繼續(xù)學(xué)習(xí)。并且電和磁將是我們高中階段學(xué)習(xí)的重點(diǎn)當(dāng)然也是難點(diǎn)。
公元前600年左右，古希臘學(xué)者泰勒斯就發(fā)現(xiàn)摩擦過(guò)的琥珀吸引輕小物體。
公元1世紀(jì)，我國(guó)學(xué)者王充在《論衡》一書中也寫下“頓牟掇芥” [ dùn móu duō gài ]一詞。
古希臘學(xué)者
泰勒斯
16世紀(jì)英國(guó)科學(xué)家吉爾伯特根據(jù)希臘文的琥珀創(chuàng)造了英語(yǔ)中的“electricity”（電）這個(gè)詞。并且認(rèn)為摩擦過(guò)的琥珀帶有電荷（electric charge）。
美國(guó)科學(xué)家富蘭克林發(fā)現(xiàn)雷電的性質(zhì)與摩
擦產(chǎn)生的電的性質(zhì)完全相同，并命名了正電
荷（positive charge）和負(fù)電荷（negative charge）。
一、電荷
1．自然界中有兩種電荷：
正電荷和負(fù)電荷。用絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒帶正電荷，用毛皮摩擦過(guò)的橡膠棒帶負(fù)電荷。
2．電荷間的相互作用：
同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。
電荷有大小多少之分嗎？
如何表示電荷的大小呢？
3．電荷量：
（1）定義：電荷的多少，用Q或q表示，國(guó)際單位制中的單位是庫(kù)侖，符號(hào)是C。
（2）正電荷的電荷量為正值，負(fù)電荷的電荷量為負(fù)值。
（3）正負(fù)不代表大小，只表示電性（電荷的種類）。比較電荷
帶電的多少，要比較的是其電荷量的絕對(duì)值，絕對(duì)值大的帶電多。
先看一下物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)？
原子
原子核
核外電子
質(zhì)子
中子
（正電）
（不帶電）
（中性）
（負(fù)電）
（正電）
為什么一般的物體不帶電呢？
（4）每個(gè)原子中質(zhì)子的正電荷數(shù)量與電子的負(fù)電荷數(shù)量一樣多，所以原子對(duì)外界表現(xiàn)為電中性。
為什么摩擦就能
起電呢？
原子內(nèi)部的質(zhì)子和中子被緊密地束縛在一起構(gòu)成原子核，原子核的結(jié)構(gòu)一般是很穩(wěn)定的。通常離原子核較遠(yuǎn)的電子受到的束縛較弱，容易受到外界的作用而脫離原子。當(dāng)兩種物質(zhì)組成的物體互相摩擦?xí)r，一些受束縛較弱的電子會(huì)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上。于是，原來(lái)電中性的物體由于得到電子而帶負(fù)電，失去電子的物體則帶正電。這就是摩擦起電的原因。
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摩擦起電的實(shí)質(zhì)：電子的得與失
二、物體起電的三種方式
1．摩擦起電
(1)由于摩擦而使物體帶電的方式叫作摩擦起電。
(2)原因：當(dāng)兩種物質(zhì)組成的物體互相摩擦?xí)r，一些受束縛較弱的電子會(huì)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上，于是原來(lái)電中性的物體由于得到電子而帶負(fù)電，失去電子的物體則帶正電。
（3）摩擦起電的實(shí)質(zhì)：電子的得與失.
除了摩擦可以使物體帶電，人們可以通過(guò)哪些方式讓物體帶電嗎？
驗(yàn)電器
不接觸驗(yàn)電器也張開(kāi)
2．感應(yīng)起電
(1)靜電感應(yīng)：把電荷移近不帶電的導(dǎo)體，可以使導(dǎo)體帶電的現(xiàn)象，叫做靜電感應(yīng)．
（2）感應(yīng)起電：利用靜電感應(yīng)使物體帶電，叫做感應(yīng)起電．
實(shí)驗(yàn)器材：
帶電體
導(dǎo)體
絕緣柱
金屬箔
（3）規(guī)律：近端感應(yīng)異種電荷，遠(yuǎn)端感應(yīng)同種電荷
（4）感應(yīng)起電的實(shí)質(zhì)：電子的得與失.
演示：取一對(duì)用絕緣柱支持的導(dǎo)體A和B，使它們彼此接觸。起初它們不帶電，貼在下部的兩片金屬箔是閉合的。
問(wèn)題1：把帶正電荷的帶電體C移近導(dǎo)體A，金屬箔有什么變化
問(wèn)題2：此時(shí)把導(dǎo)體A和B分開(kāi)，然后移開(kāi)C，金屬箔有什么變化
問(wèn)題3：再讓導(dǎo)體A和B接觸，又會(huì)看到什么現(xiàn)象 這說(shuō)明A和B帶的是同種電荷還是異種電荷
例1、如圖所示：甲乙兩球接觸，且甲球接地，一毛皮摩擦過(guò)的橡膠棒靠近甲球。若先把甲球與地面斷開(kāi)，再移走橡膠棒，甲、乙兩球帶電情況如何？
乙
甲
地球
均帶正電
若先移走橡膠棒，再把甲球與地球斷開(kāi)，甲、乙兩球帶電情況如何？
如圖所示：甲乙兩球接觸，且甲球接地，一毛皮摩擦過(guò)的橡膠棒靠近甲球。若先把甲球與地面斷開(kāi)，再移走橡膠棒，甲、乙兩球帶電情況如何？
乙
甲
地球
均帶正電
若先移走橡膠棒，再把甲球與地球斷開(kāi)，甲、乙兩球帶電情況如何？
均不帶電
例2、 如圖所示,在絕緣支架上的導(dǎo)體A和導(dǎo)體B按圖中方式接觸放置,原先A、B都不帶電,先讓開(kāi)關(guān)S1、S2均斷開(kāi),現(xiàn)在將一個(gè)帶正電的小球C放置在A左側(cè),以下判斷正確的是 ( )
A.只閉合S1,則A左端不帶電,B右端帶負(fù)電
B.只閉合S2,接著移走帶電小球C,最后將A、B
分開(kāi),A帶負(fù)電
C.S1、S2均閉合時(shí),A、B均不帶電
D.S1、S2均閉合時(shí),A左端帶負(fù)電,B左端不帶電
D
除了以上兩種起電方式外，還有其他的起電方式嗎？
03
3．接觸起電
(1)將一個(gè)帶電體與另一個(gè)不帶電的導(dǎo)體接觸，就可以使不帶電的物體帶上與帶電體電性相同的電荷，叫作接觸起電。
（2）接觸起電的實(shí)質(zhì)：電子的得與失.
①.將帶電導(dǎo)體與不帶電導(dǎo)體接觸,兩個(gè)導(dǎo)體帶同種性質(zhì)的電荷;兩個(gè)帶異種電荷但電荷量不同的導(dǎo)體相接觸,兩個(gè)導(dǎo)體先中和相同量的異種電荷,然后分配剩余電荷。
②.電荷的分配與導(dǎo)體的材質(zhì)、形狀、大小有關(guān)。兩個(gè)完全相同的帶電球體接觸后平分總電荷量。
（3）接觸導(dǎo)體間的電荷分配
(1)兩個(gè)完全相同的金屬球帶同種電荷,電荷量分別為Q1和Q2,接觸后各自帶的電荷量相等,Q1'=Q2'= 。
(2)兩個(gè)完全相同的帶異種電荷的金屬球,電荷量不相等,分別為Q1和-Q2,接觸后各自帶的電荷量相等,Q1'=Q2'= 。
接觸后
再分開(kāi)
+Q
+2Q
+Q　
+Q　
接觸后
再分開(kāi)
+Q
-3Q
-Q
-Q
A．圖1中金屬箔帶正電，金屬球帶正電
B．圖2中金屬箔帶正電，金屬球帶正電
C．圖2中金屬箔帶負(fù)電，金屬球帶負(fù)電
D．圖2中金屬箔帶負(fù)電，金屬球帶正電
例3、將絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒靠近不帶電的驗(yàn)電器金屬球，這時(shí)驗(yàn)電器的金屬箔片張開(kāi)，如圖1所示。接著將玻璃棒與驗(yàn)電器金屬球接觸，這時(shí)驗(yàn)電器的金屬箔也張開(kāi)，如圖2所示。下列判斷正確的是( )
B
感應(yīng)起電
接觸起電
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
4、三種起電方式的比較
摩擦起電 感應(yīng)起電 接觸起電
產(chǎn)生條件 兩不同物質(zhì)組成的物體摩擦 帶電體靠近導(dǎo)體 導(dǎo)體與帶電體接觸
現(xiàn)象 兩物體帶上等量異種電荷 導(dǎo)體兩端出現(xiàn)等量異種電荷,且電性與原帶電體“近異遠(yuǎn)同” 導(dǎo)體帶上與帶電體電
性相同的電荷
微觀解釋 不同物質(zhì)的原子核對(duì)核外電子的約束力不同,摩擦?xí)r會(huì)出現(xiàn)電子從一物體轉(zhuǎn)移到另
一物體上的現(xiàn)象 導(dǎo)體中的自由電荷受到帶電體對(duì)它的排斥(或者吸引)作用,而移
向?qū)w的遠(yuǎn)端(或者近端) 在電荷間的相互作用
下,自由電荷在帶電
體和導(dǎo)體上轉(zhuǎn)移,且
重新分布
實(shí)質(zhì) 電荷在物體之間或物體內(nèi)部的轉(zhuǎn)移 溫馨提示 無(wú)論哪種起電方式,發(fā)生轉(zhuǎn)移的都是電子,正電荷不會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)移。
對(duì)比以上三種起電方式我們發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是摩擦起電還是感應(yīng)起電都沒(méi)有創(chuàng)造電荷，只是電荷的分布發(fā)生了變化。
追尋守恒量是物理學(xué)研究物質(zhì)世界的重要方法之一，它常使人們揭示出隱藏在物理現(xiàn)象背后的客觀規(guī)律。那么，電荷是否也滿足某種守恒的規(guī)律呢？
（1）表述一:電荷既不會(huì)創(chuàng)生,也不會(huì)消滅,它只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體,或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分;在轉(zhuǎn)移過(guò)程中,電荷的總量保持不變。
（2）表述二:一個(gè)與外界沒(méi)有電荷交換的系統(tǒng),電荷的代數(shù)和保持不變。
三、電荷守恒定律
四、驗(yàn)電器
(1)作用：檢驗(yàn)物體是否帶電。
(2)原理：同種電荷相
互排斥。
(3)靜電計(jì)：把金屬箔換成指針，并用金屬制作外殼的驗(yàn)電器。
驗(yàn)電器的主要作用有：
①檢驗(yàn)導(dǎo)體是否帶電。
②檢驗(yàn)導(dǎo)體所帶電性。
(4)驗(yàn)電器與靜電計(jì)在作用上的不同
靜電計(jì)也稱作指針式驗(yàn)電器，這說(shuō)明它完全具備驗(yàn)電器的各種作用。由于靜電計(jì)的特殊結(jié)構(gòu)，使得它又具備驗(yàn)電器不能替代的某些作用。
①定量測(cè)量?jī)蓪?dǎo)體間的電勢(shì)差。
②定量測(cè)量某導(dǎo)體的電勢(shì)。
前面我們學(xué)習(xí)了電荷的總量是守恒的，那么，物體的所帶的電荷量是任意數(shù)值嗎？
我們可不可以測(cè)出物體所帶電荷量的多少呢？
人們又是用什么方法測(cè)量電荷量的大小的呢？
五、元電荷
1.元電荷：最小的電荷量
2、元電荷是電荷量單位（1.6×10-19C是一個(gè)電荷量單位)，不是指某電荷
3、電子和質(zhì)子的電荷量均為e，所有帶電體的電荷量均為元電荷的整數(shù)倍，即q=ne（n為整數(shù)）。電荷量是不能連續(xù)變化的物理量。
4、元電荷的數(shù)值最早是由美國(guó)科學(xué)家密立根用實(shí)驗(yàn)測(cè)得到的，并由
此獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
5.比荷：帶電體的電荷量與其質(zhì)量的比值叫做比荷（也叫荷質(zhì)比）
01
D
例4．(2024·蘇州市高一月考)下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．元電荷實(shí)質(zhì)上是指電子和質(zhì)子本身
B．一個(gè)帶電體的帶電荷量可以是205.5倍的元電荷
C．元電荷就是一個(gè)電荷
D．元電荷e的值最早是由物理學(xué)家密立根通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的
例5、(2024·玉溪師院附中高二月考)帶電微粒所帶的電荷量不可能是下列值中的(　　)
A．2.4×10－19 C B．－6.4×10－19 C
C．－1.6×10－18 C D．4.0×10－17 C
A
例5、(多選)(2023·蘆山中學(xué)高二期中)如圖，A、B為
相互接觸的用絕緣支柱支持的金屬導(dǎo)體，起初它們不
帶電，在它們的下部貼有金屬箔片，C是帶正電的小
球，下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．把C移近導(dǎo)體A時(shí)，A、B上的金屬箔片
都張開(kāi)
B．把C移近導(dǎo)體A，先把A、B分開(kāi)，然后移
去C，A、B上的金屬箔片仍張開(kāi)
C．把C移近導(dǎo)體A，先把C移走，再把A、B分開(kāi)，A、B上的金屬箔片仍張開(kāi)
D．把C移近導(dǎo)體A，先把A、B分開(kāi)，再把C移走，然后重新讓A 、B接觸，A上的金屬箔片張開(kāi)，而B(niǎo)上的金屬箔片閉合
AB
例6、(多選)M和N是兩個(gè)都不帶電的物體。它們互相摩擦后，M帶正電荷2.72×10－9 C，下列判斷正確的有(　　)
A．在摩擦前M和N的內(nèi)部沒(méi)有任何電荷
B．N在摩擦后一定帶負(fù)電荷2.72×10－9 C
C．摩擦過(guò)程中電子從M轉(zhuǎn)移到N
D．M在摩擦過(guò)程中失去1.7×1010個(gè)電子
BCD
例7、(2023·海南藏族自治州中學(xué)高二月考)有三個(gè)相同的金屬小球
A、B、C，其中小球A帶有3×10－3 C的正電荷，小球B帶有2×10－3 C的負(fù)電荷，小球C不帶電。先讓小球C與小球A接觸后分開(kāi)，再讓小球B與小球A接觸后分開(kāi)，最后讓小球B與小球C接觸后分開(kāi)，試求這時(shí)A、B、C三個(gè)小球的帶電荷量分別為多少？
解析：讓小球C與小球A接觸后分開(kāi)，則這時(shí)A、C各帶有1.5×10－3 C的正電荷
再讓小球B與小球A接觸后分開(kāi)，則A、B各帶電荷量為＝－2.5×10－4 C
最后讓小球B與小球C接觸后分開(kāi)，則B、C各帶電荷量為
＝＋6.25×10－4 C
則最終A、B、C各帶電荷量為－2.5×10－4 C、＋6.25×10－4 C、＋6.25×10－4 C。
結(jié)束

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