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第九章 靜電場及其應用
第1節 電荷
摩擦可以使物體帶電。為什么有的物體容易帶電，而有的物體很難帶電呢？
1.知道自然界存在兩種電荷，知道電荷量的概念及其國際單位。
2.會用原子結構模型解釋摩擦起電的原因，觀察并分析靜電感應現象，進一步提高應用物理模型解釋現象的能力。
3.理解電荷守恒定律。
4.知道元電荷的概念，知道電荷量不能連續變化。
01 電荷
1.電荷的發現
公元前600年左右，古希臘學者泰勒斯就發現摩擦過的琥珀吸引輕小物體。
公元1世紀，我國學者王充在《論衡》一書中也寫下“頓牟掇芥”一詞。
美國科學家富蘭克林發現雷電的性質與摩擦產生的電的性質完全相同，并命名了正電荷和負電荷。
16世紀英國科學家吉爾伯特創造了英語中的“electricity”（電）這個詞。
正電荷：用絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷。
負電荷：用毛皮摩擦過的橡膠棒所帶的電荷。
注意：自然界中只存在兩種電荷
2.電荷的種類
同種電荷相互排斥
異種電荷相互吸引
3.電荷量
（1）概念：
（2）單位：
電荷的多少叫作電荷量，用Q表示，有時也可以用q來表示。
在國際單位制中，單位是庫倫，簡稱庫，符號是C。
正電荷的電荷量為正值，負電荷的電荷量為負值。
1881年第1屆國際電學大會確定庫倫（C）為電荷量的國際單位，定義為1A恒定電流在1s時間間隔內所傳送的電荷量。
02 三種起電方式
1.摩擦起電：通過摩擦使物體帶電的現象，叫摩擦起電。
①絲綢摩擦玻璃棒，玻璃棒帶正電；
②毛皮摩擦橡膠棒，橡膠棒帶負電。
摩擦為什么能使物體帶電？
（1）物質的微觀結構
離原子核較遠的電子容易受外界的作用而脫離原子
②物體帶電原因
實質：電子的得與失
①原子的構成
原子
原子核
核外電子
質子
中子
（正電）
（不帶電）
（中性）
（負電）
（正電）
（2）摩擦起電的實質
摩擦起電時，電荷并沒有憑空產生,其本質是發生了電子轉移。
兩種不同材料的物體相互摩擦時，因為不同物質原子核對電子的束縛能力不同,一些受束縛較弱的電子會從一個物體轉移到另一個物體上。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。
電子從一個物體轉移到另一個物體上。
電中性的物體得到電子：帶負電
電中性的物體失去電子：帶正電
（3）導體和絕緣體
a）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。
b）失去自由電子的原子便成為帶正電的離子。
①金屬的微觀結構模型
②導體和絕緣體
a）導體中有自由電子。（金屬是導體）
b）絕緣體中幾乎沒有自由電子。
2.感應起電
實驗演示
（1）感應起電原理
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－
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＋
近異
遠同
感應起電實質：
電子從導體的一端的轉移到導體的另一端
（3）感應起電：
利用靜電感應使金屬導體帶電的過程，叫做感應起電。
規律：近端感應異種電荷，遠端感應同種電荷
（2）靜電感應：
把電荷靠近不帶電的導體，可以使導體帶電的現象，叫做靜電感應。
驗電器
觀察：當帶電體靠近導體棒上端時，金屬箔片是否張開？兩者接觸時呢？
帶電體與導體棒的上端不接觸
感應起電
帶電體與導體棒的上端接觸
接觸起電
3.接觸起電
（1）內容：一個不帶電的導體與一個帶電導體接觸后分開，使不帶電的導體帶電.
（3）分配規律：兩個完全相同物體，帶同種電荷直接平分，異種電荷先中和后平分
（2）本質：電子在帶電體與導體之間轉移
結果：等量同性
接觸后
再分開
接觸后
再分開
靜電感應過程中導體中的自由電荷只是從導體的一部分轉移到另一部分。也就是說，無論是起電還是感應起電都沒有創造電荷，只是電荷的分布發生了變化。
表述一：
大量實驗事實證明，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。
03 電荷守恒定律
－
＋
－
＋
中和
對外不顯電性
湮滅成光子
成對產生湮滅
表述二：
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的。
1.元電荷：最小的電荷量
一個電子或質子所帶電量絕對值等于元電荷。它的數值最早是由美國科學家密立根測定的。
3.比荷：電荷量與質量的比值叫做比荷
2.所有帶電體的電荷量都是e的整數倍，即q=ne（n為整數）。電荷量是不能連續變化的物理量。
04 元電荷
1.東漢王充在《論衡·亂龍篇》中有“頓牟掇芥，慈石引針”的描述，顯示了中國古人對電磁的正確認知。“頓牟掇芥”意思是玳瑁的殼經摩擦后會產生靜電，可以吸引芥一類的輕小物體。下列說法正確的是（　　）
A．玳瑁殼摩擦后創造了電荷 B．玳瑁殼摩擦后轉移了電荷
C．玳瑁殼摩擦后一定帶正電 D．輕小物體原本一定也帶電
B
2.某同學在研究靜電感應時，用帶電的金屬球靠近不帶電的驗電器，驗電器的金屬箔片張開。驗電器上感應電荷的分布情況正確的是（　 　）
B
3.如圖所示，兩個不帶電的導體A和B，用一對絕緣柱支撐使它們彼此接觸。把一帶正電荷的物體C置于A附近，貼在A、B下部的金屬箔都張開（　　）
A．此時A帶正電，B帶負電
B．此時A帶正電，B帶正電
C．移去C，貼在A、B下部的金屬箔都閉合
D．先把A和B分開，然后移去C，貼在A、B下部的金屬箔都閉合
C
4.對元電荷的理解，正確的是（ ）
A．元電荷就是電子
B．元電荷就是質子
C．元電荷表示所帶電量跟電子電量數值相等
D．物體所帶電量只能是元電荷的整數倍
CD
三、電荷守恒定律
電荷既不能創生,也不能消滅,它只能從一個物體轉移到另一個物體,或從物體的一部分轉移到另一部分,在轉移的過程中，系統的電荷總數保持不變。
一、電荷
四、元電荷
電荷量
元電荷
比荷
電荷的發現
電荷量
二、三種起電方式
電荷的種類
摩擦起電
接觸起電
感應起電

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