第1章 第1节 有趣的静电现象

第一节有趣的静电现象
[知识梳理]
一、静电的产生
1．物体带电的三种方式
摩擦起电、传导起电、感应起电．
2．静电产生的过程
(1)如图1-1-1所示，把一个空铝罐平放在光滑平面上．拿一个气球在头发上来回摩擦几下，然后移到距离铝罐3～4 cm处．缓慢地将气球移近铝罐，可以发现摩擦过的气球能够吸引铝罐，说明气球带了电．
图1-1-1
(2)如图1-1-2所示，让带有绝缘柄的金属小球A先与带电体接触，然后与验电器接触．可以发现金属箔片张开，说明金属小球A带了电．
图1-1-2
(3)如图1-1-3所示，让绝缘支柱支持的不带电的金属导体A和B彼此接触，
靠近带正电的小球C，可以发现挂在A和B下面的两片金属箔都张开，说明A、B都带了电．
图1-1-3
二、静电现象的解释
1．物质的结构
物质是由原子组成的，原子则由带有电荷的原子核和电子组成，原子核带正电荷，电子带负电荷．原子所带的正电荷与负电荷相等，因此物质不显电性．2．电荷守恒定律
电荷既不能被创造也不能被消灭，它们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，在转移的过程中，电荷的总量不变．
[基础自测]
1．思考判断
(1)用丝绸摩擦过的玻璃棒带负电．(×)
(2)感应起电的实质是带电体的电荷飞到了导体上．(×)
(3)带电体靠近导体，导体感应起电，拿走带电体，导体仍然带电．(×)
(4)物体带电的实质是电荷的转移．(√)
(5)三种起电方式中，感应起电违背了电荷守恒定律．(×)
(6)摩擦起电的两物体带等量异种电荷．(√)
【提示】(1)丝绸摩擦过的玻璃棒带正电．
(2)感应起电的实质是电子的转移．
(3)拿走带电体，导体不带电．
(5)感应起电不违背电荷守恒定律．
2．用毛皮摩擦过的硬橡胶棒，靠近一个塑料小球时()
A．若塑料小球被硬橡胶棒吸引，说明塑料小球必定带正电
B．若塑料小球被硬橡胶棒吸引，说明塑料小球必定带负电
C．若塑料小球被硬橡胶棒排斥，说明塑料小球必定带正电
D．若塑料小球被硬橡胶棒排斥，说明塑料小球必定带负电
D[用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带上负电荷，塑料小球被吸引时，小球可能不
带电(带电体能吸引轻小物体)，也可能带正电，但塑料小球如果被排斥，则小球必定带电，且与橡胶棒带同种电荷．]
3．两个完全相同的金属小球A、B所带电荷量分别为＋3Q和－Q，将两小球接触后，小球A的带电荷量为() 【导学号：71082019】A．＋3Q B．＋2Q
C．＋Q D．－Q
C[小球接触过程中电荷要先中和后平分，Q1′＝Q2′＝Q1＋Q2
2＝
＋3Q＋(－Q)
2＝Q，选项C正确．]
[合作探究·攻重难]
1．
(1)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等量的负电．
(2)不同物质组成的物体，由于原子核对核外电子的束缚能力不同，在摩擦过程中由于摩擦力做功，对核外电子的束缚能力弱的原子失去电子而带正电，对核外电子的束缚能力强的原子获得电子而带负电，且两个物体带等量的正、负电荷．
(3)摩擦起电的本质：一个物体失去电子带正电，另一个物体得到这些电子而带负电．即摩擦起电是由物体间电荷的转移引起的．
2．传导起电
(1)用一个不带电的物体去接触另一个带电的物体，带电物体的净电荷的一部分就会转移到原来不带电的物体上，使原来不带电的物体带电．
(2)两个完全相同的导体球发生接触时，同种电荷总电荷量平均分配，异种电荷先中和再平分；两个导体球分离后，各带等量的同种电荷(恰好中和时，两导体球都不带电)．
(3)传导起电的本质：两个物体之间发生电荷的转移．
3．感应起电
(1)用带电的物体靠近没有带电的导体，也能使没有带电的导体带电．例如，将一个带电的物体靠近一个原来没有带电的金属导体，金属导体内部的自由电子就会发生移动，从而在导体表面出现“感应电荷”．
(2)感应起电时，原来不带电的导体的两端同时感应出等量的异种电荷，且靠近带电体一端感应出的电荷与带电体带的电荷是异种电荷，远离带电体一端感应出的电荷与带电体带的电荷是同种电荷．
(3)感应起电的本质：感应起电不是创造了电荷，而是使导体中的正、负电荷分开，使电荷从导体的一部分转移到另一部分，即导体中发生电荷的转移．感应起电过程只是导体内部的电荷重新分布使导体两端显出不同电性，而实质上导体仍不带电，导体上正负电荷的数目仍然相等．
(多选)如图1-1-4所示，将带电棒移近两个不带电的导体球，两个导体球开始时互相接触且对地绝缘，下述几种方法中能使两球都带电的是()
图1-1-4
A．先把两球分开，再移走棒
B．先移走棒，再把两球分开
C．先将棒接触一下其中的一球，再把两球分开
D．棒的带电量不变，两导体球不能带电
思路点拨：①将带电棒移近甲、乙两导体球，甲、乙将带异种电荷．
②由感应起电和传导起电分析．
AC[带电棒靠近两导体球时，会在甲球感应出异种电荷，乙球聚集同种电荷．此时若先分开甲、乙，再拿走棒，甲带与带电棒电性相反的电荷，乙带与之相同的电荷；若先移走带电棒，甲、乙两球将呈电中性，再分开甲、乙两球，两球都不带电，故选项A对，选项B、D错；将带电棒与两球接触，带电棒上的电荷将转移到两球上，分开后两球带与带电棒同种性质的电荷，故选项C对．]
(1)静电感应中，电中性导体在两侧同时感应等量异种电荷，感应的过程，就是导体内电荷重新分布的过程.
(2)发生静电感应后，先把两球分开再移走棒，两球将带等量异种电荷.
[针对训练]
1．如图1-1-5所示，当带正电的球C移近不带电的枕形金属导体时，枕形导体上的电荷移动情况是() 【导学号：71082019】
图1-1-5
A．枕形金属导体上的正电荷向B端移动，负电荷不移动
B．枕形金属导体上的带负电的电子向A端移动，正电荷不移动
C．枕形金属导体上的正、负电荷同时分别向B端和A端移动
D．枕形金属导体上的正、负电荷同时分别向A端和B端移动
B[感应起电的实质：当一个带电体靠近导体时，由于电荷之间的相互吸引或排斥，导体中的自由电荷趋近或远离带电体，使导体上靠近带电体的一端带异种电荷，远离的一端带同种电荷．即负电荷在物体的不同部分之间转移，但正电荷不移动．]
1
电中性的物体是有电荷存在的，只是代数和为零，对外不显电性；电荷的中和是指等量正、负电荷完全抵消的过程，但正、负电荷本身依然存在，并不是正、负电荷的消失．
2．“总量”的含义：指电荷的代数和．
3．起电过程中电荷变化
不论哪一种起电过程都没有创造电荷，也没有消灭电荷．本质都是电子发生了转移，也就是说物体所带电荷的重新分配．
4．守恒的广泛性
电荷守恒定律同能量守恒定律一样，是自然界中最基本的规律，任何电现象都不违背电荷守恒定律．
5．完全相同的金属球接触带电时电荷量的分配情况
(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Q
2的电
荷量，电性与原带电金属球电性相同．
(2)若两球带同种电荷，用带电荷量Q 1与带电荷量Q 2的金属球接触再分开，
则每个小球所带的电荷量均为总电荷量的一半，即Q 1′＝Q 2′＝Q 1＋Q 22，电性与两
球原来所带电荷的电性相同．
(3)若两球带异种电荷，接触后先中和等量的异种电荷，剩余的电荷平均分配，电性与接触前带电荷量大的金属球的电性相同．
有两个完全相同的带电绝缘金属球A 、B ，分别带有电荷量Q A ＝
6.4×10－9C ，Q B ＝－3.2×10－9C ，让两绝缘金属球接触．在接触后，A 、B 带电荷量各是多少？此过程中电荷发生了怎样的转移，转移了多少？
思路点拨：①A 、B 电荷先中和再平均分配．
②根据电荷的变化分析电子的转移．
[解析] 当两球接触时，带电荷量少的负电荷先被中和，剩余的正电荷再重新分配．由于两球相同，剩余正电荷必均分，即接触后两球带电荷量Q A ′＝Q B ′＝Q A ＋Q B 2＝6.4×10－9－3.2×10－92
C ＝1.6×10－9C. 在接触过程中，电子由B 球转移到A 球，不仅将自身电荷中和，且继续转移，使B 球带Q B ′的正电荷．这样，共转移的电子电荷量为：ΔQ ＝Q B －Q B ′＝(－
3.2×10－9－1.6×10－9)C ＝－
4.8×10－9C.
[答案] 均为1.6×10－9C 电子由B 球转移到了A 球，转移了－4.8×10－9C 两个完全相同的金属球接触后，电荷将平均分配，即最后两个球一定带等量的同种电荷.
[针对训练]
2．上题[例2]中A 、B 两球固定好后，让第三个与它们相同的小球C 反复与
A 、
B 接触，最终A 、B 两球的带电量和电性如何？
[解析] 由于三球完全相同，反复接触后相当于三球同时接触，则三球均分中和后的电荷量，故A 、B 均带正电，电荷量为
Q ＝Q A ＋Q B 3＝6.4×10－9－3.2×10－93
C ＝1615×10－9C.
[答案] 均为1615×10－9C 均为正电
[当 堂 达 标·固 双 基]
1．关于摩擦起电和感应起电，下列说法正确的是( )
A ．摩擦起电是电荷的转移，感应起电是创造了电荷
B ．摩擦起电是创造了电荷，感应起电是电荷的转移
C ．不论摩擦起电还是感应起电，都是电荷的转移
D ．以上说法均不正确
C [无论哪种方式起电，都不是创造了电荷，而是电荷的转移，所以选项A 、
B 、D 错误，选项
C 正确．]
2．(多选)关于电现象，下列叙述正确的是( )
【导学号：71082019】
A ．玻璃棒无论与什么物体摩擦都带正电，橡胶棒无论与什么物体摩擦都带负电
B ．摩擦可以起电是普遍存在的现象，相互摩擦的任意两个物体总是同时带等量异种电荷
C ．带电现象的本质是电子的转移，呈电中性的物体得到电子就一定显负电性，失去电子就一定显正电性
D ．两种物质相互摩擦，容易失去电子的物体带正电
CD [玻璃棒并不是跟任何物体摩擦都带正电，两种物质比较，看哪一种更容易失去电子，才能决定摩擦起电的结果，A 错误．只有呈电中性的两个物体相互摩擦，才同时带等量异种电荷，B 错误．使物体带电的实质就是电荷重新分布，使原来不带电的物体带了电，C 、D 正确．]
3．M 和N 是两个原来都不带电的物体，它们互相摩擦后，M 带正电荷．下
列判断正确的是()
A．在摩擦前M和N的内部没有任何电荷
B．摩擦的过程中电子从M转移到N
C．M在摩擦过程中创造了正电荷
D．N在摩擦过程中失去电子
B[物体内部既有正电荷又有负电荷，正负电荷数量相等，物体对外不显电性，故A错；M、N摩擦时电子从M转移到N，故M带正电；在转移过程中，电荷的总量不变．正确选项为B.]。