新課標(biāo)高中物 理 選 修 3-1第 一 章 靜 電 場第 二 章 直 流 電 路第 三 章 磁 場 電 荷 電 荷 守 恒 定 律球 溪 高 級(jí) 中 學(xué) :楊 永 平 被 毛 皮 摩 擦 過 的 橡 膠 棒 與 被 絲 綢 摩 擦 過 的 玻 璃 棒 帶 的 電 一 樣嗎 ？ 1. 將 絲 綢 摩 擦 過 的 兩 根 玻 璃 棒 相 互 靠 近 時(shí) ， 會(huì) 發(fā) 生 什 么 現(xiàn) 象 ？2. 將 毛 皮 摩 擦 過 的 兩 根 橡 膠 棒 相 互 靠 近 時(shí) ， 會(huì) 發(fā) 生 什 么 現(xiàn) 象 ？3. 將 絲 綢 摩 擦 過 的 玻 璃 棒 與 毛 皮 摩 擦 過 的 橡 膠 棒 相 互 靠 近 時(shí) ，會(huì) 發(fā) 生 什 么 現(xiàn) 象 ？ 一 、 電 荷1 、 電 荷 概 念 ： 電 荷 是 物 質(zhì) 的 一 種 性 質(zhì) 2、 自 然 界 中 有 兩 種 電 荷 （ 富 蘭 克 林 命 名 ） （ 1） 正 電 荷 ： 絲 綢 摩 擦 過 的 玻 璃 棒 所 帶 的 電 荷 （ 2） 負(fù) 電 荷 ： 毛 皮 摩 擦 過 的 橡 膠 棒 所 帶 的 電 荷同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。+_ 回 答 ： 一 根 摩 擦 過 的 玻 璃 棒 或 橡 膠 棒所 帶 的 電 荷 ， 大 約 只 有 10-7 C， 一片 雷 雨 云 帶 電 的 電 荷 ， 大 約 有 幾 十庫 侖 。 電 荷 的 多 少 用 電 荷 量 來 表 示 。 二 、 電 荷 量1、 國 際 單 位 ： 庫 倫 簡 稱 庫 用 C 表 示2、 書 寫 表 示 ： 正 電 荷 用 正 數(shù) 表 示 （ 舉 例 ： C ) 負(fù) 電 荷 用 負(fù) 數(shù) 表 示 （ 舉 例 ： C )3、 1C的 單 位 很 大 ， 常 用 的 電 荷 量 單 位 還 有 微 庫 （ uC ） 和 納 庫 （ nC） 1uC = 10-6 C 1nC = 10-9C 1C =1 06uC = 109nC91 104.6 Q 92 102.3 Q一 般 情 況 下 物 體 不 帶 電 ， 不 帶 電 的 物 體 內(nèi) 是 否 存 在 電 荷 ？ 1897年 ， 英 國 科 學(xué) 家 湯 姆 生 （ 1856-1940） 發(fā) 現(xiàn)了 比 原 子 小 得 多 的 帶 負(fù) 電 的 粒 子 電 子 ， 揭 開了 原 子 具 有 結(jié) 構(gòu) 的 秘 密 。原 子 核 帶 正 電 ， 電 子帶 負(fù) 電 。在 通 常 情 況 下 ， 原 子 核 所帶 正 電 荷 數(shù) 與 核 外 所 有 電子 總 共 帶 的 負(fù) 電 荷 數(shù) 相 等 ，整 個(gè) 原 子 呈 中 性 ， 也 就 是原 子 對(duì) 外 不 顯 帶 電 的 性 質(zhì) 。 如 何 知 道 物 體 帶 電 ？ 不 帶 電 的 物 體 內(nèi) 存 在 電 荷 ，且 存 在 等 量 正 、 負(fù) 電 荷 ， 在 物 體內(nèi) 中 和 ， 對(duì) 外 不 顯 電 性 。 三 、 物 體 帶 電 的 三 種 方 式1、 摩 擦 起 電 為 什 么 摩 擦 后 物 體 會(huì) 帶 電 呢 ？ 用 絲 綢 摩 擦 玻 璃 棒 ， 玻 璃 棒 經(jīng) 過 摩 擦 之 后 就 會(huì) 失 去 電 子 ，從 而 帶 上 正 電 ， 而 絲 綢 得 到 玻 璃 棒 的 電 子 帶 負(fù) 電 ； 用 毛 皮去 摩 擦 橡 膠 棒 ， 橡 膠 棒 經(jīng) 過 摩 擦 會(huì) 得 到 電 子 ， 從 而 帶 負(fù) 電 ，而 毛 皮 失 去 了 電 子 帶 正 電 。 因 為 絲 綢 和 玻 璃 棒 相 比 ， 絲 綢 對(duì) 電 子 的 束 縛 能 力 較 強(qiáng) ；毛 皮 和 橡 膠 棒 相 比 ， 橡 膠 棒 對(duì) 電 子 的 束 縛 能 力 較 強(qiáng) 一 些 摩 擦 起 電微 觀 實(shí) 質(zhì) ： 電 子 從 一 個(gè) 物 體 轉(zhuǎn) 移 到 另 一 個(gè) 物 體 上 ， 得 到 電子 帶 負(fù) 電 ， 失 去 電 子 帶 正 電 . 電 子 發(fā) 生 了 移 動(dòng) 金 屬 的 特 點(diǎn) ： 金 屬 內(nèi) 部 有 自 由移 動(dòng) 的 電 子自 由 電 子 每 個(gè) 正 離 子 都 在 自己 的 平 衡 位 置 附 近 振動(dòng) 而 不 移 動(dòng) 。 2、 接 觸 起 電接 觸 起 電 的 實(shí) 質(zhì) 是 電 荷 的 轉(zhuǎn) 移 .電 荷 總 量 不 變 .接 觸 后 再 分 開+Q+ 21 21接 觸 后 再 分 開+Q -3Q -Q -Q完 全 相 同 的 兩 只 帶 電 金 屬 小 球 接 觸 時(shí) ， 電 荷 量 分 配 規(guī)律 ： 兩 球 帶 異 種 電 荷 的 先 中 和 后 平 均 分 配 ； 原 來 兩 球帶 同 種 電 荷 的 總 電 荷 量 平 均 分 配 在 兩 球 上 。 中 和 ： 電 荷 的 中 和 是 正 負(fù) 電 荷 相 互 抵 消 ， 使得 凈 電 荷 減 少 或 為 零 ， 但 正 負(fù) 電 荷 本 身 依 然 存 在 ，并 不 是 正 、 負(fù) 電 荷 的 消 失 .如 何 判 斷 物 體 是 否 帶 電 以 及 所 帶 電 荷 的 種 類和 多 少 ？ 接 觸 起 電 電 荷 分 配 原 則 兩 個(gè) 帶 有 同 種 電 荷 的 導(dǎo) 體 接 觸 ， 電 荷 會(huì) 重 新分 配 ， 若 不 受 外 界 影 響 ， 兩 個(gè) 完 全 相 同 的 帶 電 導(dǎo) 體 ,接 觸 后 再 分 開 ,二 者 將 原 來 所 帶 電 量 的 總 和 平 均 分配 兩 個(gè) 帶 有 異 種 電 荷 的 導(dǎo) 體 ， 接 觸 后 先 發(fā) 生 正負(fù) 電 荷 的 中 和 ， 然 后 剩 下 的 電 荷 量 再 進(jìn) 行 電 荷 的 重新 分 配 ； 如 果 兩 帶 電 體 完 全 相 同 ， 則 剩 下 的 電 荷 平均 分 配 先 中 和 再 分 配 ， 若 帶 電 體 相 同 ， 則 平 均 分 配 3、 感 應(yīng) 起 電 感 應(yīng) 起 電 感 應(yīng) 起 電 3、 感 應(yīng) 起 電電 荷 從 物 體 的 一 部 分 轉(zhuǎn) 移 到 另 一 部 分 規(guī) 律 ： 近 端 感 應(yīng) 異 種 電 荷 ， 遠(yuǎn) 端 感 應(yīng) 同 種 電 荷 金 屬 內(nèi) 有 自 由 移 動(dòng) 的 電 子 自 由 電 子正 離 子 在 自 己 的 平 衡 位 置 附 近 振 動(dòng) 而 不 移 動(dòng) 。 3、 感 應(yīng) 起 電 ： 近 異 遠(yuǎn) 同 感 應(yīng) 起 電1.靜 電 感 應(yīng)當(dāng) 一 個(gè) 帶 電 體 靠 近 導(dǎo) 體 時(shí) ， 由 于 電 荷 間 的 相 互 吸 引或 排 斥 ， 導(dǎo) 體 中 的 自 由 電 荷 便 會(huì) 趨 向 或 遠(yuǎn) 離 帶 電 體 ，使 導(dǎo) 體 靠 近 帶 電 體 的 一 端 帶 異 號(hào) 電 荷 ， 遠(yuǎn) 離 的 一 端帶 同 號(hào) 電 荷 ， 這 種 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 的 過 程 ， 叫 做 感 應(yīng) 起 電 3.感 應(yīng) 起 電 的 實(shí) 質(zhì) 是 電 荷 的 轉(zhuǎn) 移 ， 電 荷 總 量 不 變 。 21 感 應(yīng) 起 電 + + A B如先移開帶電球，再分開AB，A、B還能帶電嗎？AB重新接觸后，導(dǎo)體不帶電了，說明A、B分開后帶等量異種電荷. 重新接觸后等量異種電荷發(fā)生中和. + + + 22驗(yàn) 電 器 靜 電 計(jì) 導(dǎo) 體 棒金 屬 箔 金 屬 外 殼指 針刻 度驗(yàn) 電 器 和 靜 電 計(jì) (指 針 式 驗(yàn) 電 器 )是否只有當(dāng)帶電體與導(dǎo)體棒的上端直接觸時(shí)金屬箔片才開始張開？ 靜 電 計(jì) 中 金 屬 桿 下 部 的 水 平 軸 上 裝 有 金 屬指 針 ， 指 針 可 以 繞 水 平 軸 靈 活 轉(zhuǎn) 動(dòng) ， 外 面 圓 筒的 底 部 有 接 線 柱 。 而 在 驗(yàn) 電 器 中 金 屬 桿 的 下 部懸 掛 著 兩 片 金 箔 。靜 電 計(jì) 的 外 殼 一 定 是 金 屬 的 ， 它 在 靜 電 計(jì)工 作 時(shí) 起 著 重 要 的 作 用 。 而 驗(yàn) 電 器 外 殼 的 主 要作 用 是 為 了 避 免 氣 流 的 影 響 ， 它 一 般 是 用 玻 璃制 作 的 。驗(yàn) 電 器 與 靜 電 計(jì) 在 結(jié) 構(gòu) 上 的 不 同 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 。 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 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 。 + + +-+注 意 觀 察 ： 帶 電 體 與 驗(yàn) 電 器 上端 直 接 接 觸 前 后 + + + + + -+ 26 + 如 果 指 針 偏 轉(zhuǎn) 角 度 變 大 ， 說 明 驗(yàn) 電 器 上 原 來帶 什 么 電 荷 ？ 如 果 驗(yàn) 電 器 上 原 來 帶 的 是 負(fù) 電 ， 玻 璃 棒 靠 近后 會(huì) 出 現(xiàn) 怎 樣 的 現(xiàn) 象 ？ + + + + +靜 電感 應(yīng)驗(yàn) 電 器 原 來 帶 有 一 定 量 的 電 荷 四 、 電 荷 守 恒 定 律表 述 1： 電 荷 既 不 能 被 創(chuàng) 造 ， 也 不 能 被 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 的 過 程 中 ,電 荷 的 總 量不 變 .表 述 2： 一 個(gè) 與 外 界 沒 有 電 荷 交 換 的 系 統(tǒng) ， 電 荷 的代 數(shù) 和 總 是 保 持 不 變 . 起 電 的 本 質(zhì) 無 論 是 哪 種 起 電 方 式 ,其 本 質(zhì) 都 是 將正 、 負(fù) 電 荷 分 開 ,使 電 荷 發(fā) 生 轉(zhuǎn) 移 ， 并 不是 創(chuàng) 造 電 荷 .電 荷 守 恒 定 律 29 五 、 元 電 荷 帶 電 體 所 帶 電 量 的 最 小 值 （ P4小 資 料 ）1. 電 荷 量 （ 電 荷 的 多 少 ） 單 位 ： 庫 侖 （ SI制 ） ， 簡 稱 庫 ， 符 號(hào) C2. 科 學(xué) 實(shí) 驗(yàn) 發(fā) 現(xiàn) 的 最 小 電 荷 量 就 是 電 子 所 帶 的電 荷 量 （ 質(zhì) 子 、 正 電 子 所 帶 電 荷 量 與 它 相 同 ， 但符 號(hào) 相 反 ） . 最 小 的 電 荷 量 叫 元 電 荷 .3. 元 電 荷 e = 1.60 10 -19C4. 電 子 的 比 荷 帶 電 體 的 電 荷 量 是 e的 整 數(shù) 倍 ， 電 荷 量 是 不 能 連 續(xù)變 化 的 . q=ne (n Z)最 早 由 密 立 根 測 定 111076.1 eme C/kg5.電 子 和 質(zhì) 子 的 電 荷 量 = 元 電 荷 ， 只 是 電 性 不 同 比 較 電 荷 帶 電 量 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 盡 管 電 荷 量 有 正 負(fù) 值（ 正 號(hào) 一 般 省 略 ） ， 要 知 道 這 里 的 “ ” 、 “ ” 號(hào)不 表 示 電 荷 量 的 大 小 ， 只 代 表 電 荷 的 性 質(zhì) （ 種 類 ） 例 題 精 析例 1、 如 圖 所 示 ， 不 帶 電 的 枕 形 導(dǎo) 體 的 A、 B兩 端 各 貼有 一 對(duì) 金 箔 當(dāng) 枕 形 導(dǎo) 體 的 A端 靠 近 一 帶 電 導(dǎo) 體 C時(shí) （ BCD ）A A端 金 箔 張 開 ， B端 金 箔 閉 合B 用 手 觸 摸 枕 形 導(dǎo) 體 后 ， A端 金 箔 仍 張 開 ， B端 金 箔 閉 合C 用 手 觸 摸 枕 形 導(dǎo) 體 后 ， 將 手 和 C都 移 走 ， 兩 對(duì) 金 箔 均 張 開D 選 項(xiàng) A中 兩 對(duì) 金 箔 分 別 帶 異 種 電 荷 ， 選 項(xiàng) C中 兩 對(duì) 金 箔 帶同 種 電 荷 例 2、 有 A、 B、 C三 個(gè) 塑 料 小 球 ， A和 B， B和 C， C和 A間 都 是 相 互 吸 引 的 ， 如 果 A帶 正 電 ， 則 ： （ ） A B、 C球 均 帶 負(fù) 電 B B球 帶 負(fù) 電 ， C球 帶 正 電 C B、 C球 中 必 有 一 個(gè) 帶 負(fù) 電 ， 而 另 一 個(gè) 不 帶 電 D B、 C球 都 不 帶 電 C A.導(dǎo) 體 B帶 負(fù) 電 ;B.導(dǎo) 體 B左 端 出 現(xiàn) 負(fù) 電 荷 ,右 端 出 現(xiàn) 正 電 荷 ,并 且 電 荷 量 大 小相 等 ;C.若 A不 動(dòng) ,將 B沿 圖 中 虛 線 分 開 ,則 左 邊 的 電 荷 量 小 于 右 邊的 電 荷 量 ;D.若 A、 B接 觸 一 下 ,A、 B金 屬 體 所 帶 總 電 荷 量 保 持 不 變 .例 3、 如 圖 所 示 ,A、 B是 被 絕 緣 支 架 分 別 架 起 的 金 屬球 ,并 相 隔 一 定 距 離 ,其 中 A帶 正 電 ,B不 帶 電 ,則 以 下 說法 中 正 確 的 是 :（ ） + + +A BBD 例 4、 把 兩 個(gè) 完 全 相 同 的 金 屬 球 A和 B接 觸 一 下 ， 再 分 開 一段 距 離 ， 發(fā) 現(xiàn) 兩 球 之 間 相 互 排 斥 ， 則 A、 B兩 球 原 來 的帶 電 情 況 可 能 是 （ ） A 帶 有 等 量 異 種 電 荷 B 帶 有 等 量 同 種 電 荷 C 帶 有 不 等 量 異 種 電 荷 D 一 個(gè) 帶 電 ， 另 一 個(gè) 不 帶 電BCD 例 5、 圖 中 A、 B是 兩 個(gè) 不 帶 電 的 相 同 的 絕 緣 金 屬 球 ， 它 們靠 近 帶 正 電 荷 的 金 球 C 在 下 列 情 況 中 ， 判 斷 A、 B兩 球的 帶 電 情 況 ：（ 1） A、 B接 觸 后 分 開 ， 再 移 去 C， 則 A_， B_；（ 2） A、 B接 觸 ， 先 移 去 C后 ， 再 把 AB分 開 ， 則 A_， B_正 電 負(fù) 電不 帶 電 不 帶 電 例 6、 用 一 根 跟 毛 皮 摩 擦 過 的 硬 橡 膠 棒 ， 靠 近 不 帶 電 驗(yàn)電 器 的 金 屬 小 球 a， 然 后 用 手 指 瞬 間 接 觸 一 下 金 屬 桿 c后 拿 開 橡 膠 棒 ， 這 時(shí) 驗(yàn) 電 器 小 球 A和 金 箔 b的 帶 電 情況 是 （ ） A a帶 正 電 ， b帶 負(fù) 電 B a帶 負(fù) 電 ， b帶 正 電 C a、 b均 帶 正 電 D a、 b均 帶 負(fù) 電 E a、 b均 不 帶 電 abcC 鞏 固 訓(xùn) 練1 關(guān) 于 元 電 荷 的 理 解 ， 下 列 說 法 正 確 的 是 （ C ） A 元 電 荷 就 是 電 子 B 元 電 荷 就 是 質(zhì) 子 C 元 電 荷 是 表 示 跟 電 子 所 帶 電 荷 量 數(shù) 值 相 等 的 電 荷 量 D 元 電 荷 就 是 自 由 電 荷 的 簡 稱2 關(guān) 于 摩 擦 起 電 和 感 應(yīng) 起 電 的 實(shí) 質(zhì) ， 下 列 說 法 中 正 確 的 是 （ BD） A 摩 擦 起 電 說 明 電 荷 可 以 被 創(chuàng) 造 B 摩 擦 起 電 是 由 于 電 荷 從 一 個(gè) 物 體 轉(zhuǎn) 移 到 另 一 個(gè) 物 體 上 C 感 應(yīng) 起 電 是 由 電 荷 從 帶 電 物 體 轉(zhuǎn) 移 到 另 一 個(gè) 物 體 上 D 感 應(yīng) 起 電 是 電 荷 在 同 一 物 體 上 的 轉(zhuǎn) 移 3 如 圖 所 示 ， 將 帶 正 電 的 球 C移 近 不 帶 電 的 枕 形 金 屬 導(dǎo) 體 時(shí) ，枕 形 導(dǎo) 體 上 電 荷 的 移 動(dòng) 情 況 是 （ ） A 枕 形 導(dǎo) 體 中 的 正 電 荷 向 B端 移 動(dòng) ， 負(fù) 電 荷 不 移 動(dòng)B 枕 形 導(dǎo) 體 中 電 子 向 A端 移 動(dòng) ， 正 電 荷 不 移 動(dòng)C 枕 形 導(dǎo) 體 中 的 正 、 負(fù) 電 荷 同 時(shí) 分 別 向 B端 和 A端 移 動(dòng)D 枕 形 導(dǎo) 體 中 的 正 、 負(fù) 電 荷 同 時(shí) 分 別 向 A端 和 B端 移 動(dòng)4 帶 電 微 粒 所 帶 電 荷 量 不 可 能 是 下 列 值 中 的 （ ） A 2.4 10 19 C B 6.4 10 19 CC 1.6 10 18 C D 4.8 10 17 CB A 師者，傳道授業(yè)解惑也！謝謝