第一章电荷的相互作用解读

第一章：电荷的相互作用

1.1静电现象与电荷守恒

一、课标要求

1、了解物质的电结构及电荷守恒定律，并能对一些简单的静电

现象做出解释；知道元电荷的概念、数值、单位及不能连续

变化性。

2、知道建立“理想模型”是研究物理问题的一种科学研究方法。

3、通过摩擦起电、接触起点和感应起电及生活中的一些静电小

实例体会“留心处处皆物理”的乐趣。

二、课前复习

1、自然界中有两种电荷，一种叫做正电，一种叫做负电。

2、电荷与电荷之间有相互作用力：同种电荷相互排斥，异种电

荷相互吸引。

三、自主探究

1、物体起电的原因

实验探究1：摩擦起电

（1）用丝绸摩擦过的玻璃棒和用毛皮摩擦过的橡胶棒能吸引小物体，我们就说它们带了电或有了电荷。

（2）摩擦起电的实质：物质都是由分子、原子组成的，原子由带正电的原子核和带负电的电子组成。两个不同的物体相互摩擦时，两个物体中都有一些电子脱离原子核的束缚而转移到对方。在通常情况下，两个不同材料的物体彼此向对方转移的电子数目不同。失去电

子的物体显示出正电性，得到电子的物体显出负电性。这就是说，摩擦起电并是不是创造电荷，而是使物体间的正负电荷重新分配。

（3）物理学中规定：用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷，叫做正电荷，用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷叫做负电荷。

实验探究2：接触起电

（1）如图1.1-1所示为能检验物体是否带电的仪器，叫做验

电器。

思考与讨论：你能用你知道的知识解释验电器金属指针偏转的原因吗？

提示：当用带电的玻璃棒或橡胶棒接触金属球时，和金属球相连的指针就会带上和玻璃棒或橡胶棒同性的电荷，因为同种电荷相互排斥，所以指针发生了偏转。

（2）用带电的玻璃棒或橡胶棒接触验电器的金属球，指针会偏转，说明指针上也带上了电荷。这种起电方式称为接触起电

思考与讨论：接触起电的实质？

提示：一个带电的物体接触另一个绝缘导体时，导体的电荷重新分布，绝缘导体带上和带电物体同种的电荷。

（3）物体所带电荷的多少叫做电荷量，简称电荷或电量。在国际单位制中，电荷量的单位是库仑，简称库，用字母C来表示。正电荷的电量用正值表示，负电荷的电量用负值表示。

实验探究3：感应起电

（1）用带电的玻璃棒或橡胶棒靠近验电器的金属球，

图1.1-2

（2）而并未跟金属球接触时，指针也会偏转，如图1.1-2说明指针上也带上了电荷。

（3）实验表明，一个带电的物体靠近另一个绝缘导体时，导体的电荷分布发生明显的变化。物理学中把这种现象叫做静电感应（4）如右上图所示，用一带负电的橡胶棒靠近验电器的金属球时，验电器的指针发生了偏转。现用手接触一下验电器的金属球，然后移走玻璃棒。此时验电器的指针还发生偏转么？偏转。如果仍偏转验电器上带什么电？正电。

思考与讨论1：验电器感应后，指针上的电荷是从哪里来的？

提示：当用一带负电的橡胶棒靠近验电器的金属球时，靠近橡胶棒的金属球带正电，指针带负电。由于同种电荷相互排斥，所以指针发生了偏转。此时用手接触到金属球时，负电荷顺着人体进入大地，所以整个验电器（金属球和指针）都带正电，所以指针还是偏转。

思考与讨论2：以上的这三种起电方式的比较

2、电荷守恒

（1）实验探究：如课本第9页图1-6，手持起电板柄，用力将两块起电板快速摩擦后分开，将其中一块板插入箔片验电器上端的

金属球（不要接触金属球），你会发现什么现象？验电器箔片张

开。接着抽出这块板，再将两块板同时插入空心金属球，你会

发现什么现象？验电器箔片闭合。

思考与讨论：解释实验中所发生的现象？

提示：起电板快速摩擦后，两块起电板带上了异种电荷，将其中一块放入箔片验电器后，由于静电感应验电器箔片带上了

同种电荷而使箔片张开。当同时将两块板插入验电器，两

块板的静电感应相互抵消，箔片不张开，说明两块起电板

带上了等量异种电荷。电荷只是从一块板转移到另一块

板，并没有消失和被创造。

（2）实验结论：大量事实表明，电荷既不能被创造，也不能被消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一个部分转移到另一个部分，在转移过程中，电荷的总量不变。这个结论叫做电荷守恒定律。

思考与讨论：电荷守恒定律在一切过程中都适用吗？我们以前还学到类似的定律吗？

提示：近代科学研究表明，电荷守恒定律不仅在一切宏观过程中

成立，在微观过程中也成立。因此，电荷守恒定律是物理学中普遍适用的规律。我们以前还学到过能量守恒定律，这体现了物理学中的对称美。

（3）元电荷 ：

①如图课本第9页的图，美国物理学家密立根用喷雾器将雾状带电油滴喷入与电源正负极相连的两块平行放置的金属板。调节两板的电压，使油滴处在平衡状态，油滴的重力和向上的一个力（这个力称为电场力，我们在以后的学习中将会学习到）平衡，由此求出油滴的电荷量。密立根不断改进实验装置，通过大量的实验发现油滴所带的电量总是一个电量的整数倍。我们把这个电荷量叫做元电荷

②元电荷就是电子所带的电量，用字母e 表示。通常取

C e 19106.1-⨯=。 ③任何物体所带电量都为元电荷的整数倍。

④电荷的电量和质量的比值称为核质比或比荷。电子的电荷量为

C 19106.1-⨯，质量为kg 31101.9-⨯，所以电子的比荷为kg C /1076.111⨯

四、典型例题

知识点1：物体起电的原因

例题1：毛皮和橡胶棒摩擦后，毛皮带正电，这是因为（ ）

A.毛皮上的一些电子转移到橡胶棒上

B.毛皮上的一些正电荷转移到橡胶棒上

C.橡胶棒上的一些电子转移到毛皮上