9.1 电荷 2022-2023学年高一物理同步精品讲义（人教版2019必修第三册)

9.1 电荷 学习目标 1．知道自然界中只有两种电荷，知道电荷间的相互作用规律。 2．知道元电荷的概念，认识各种起电方法及实质。 3．理解电荷守恒定律的内容。 重点：电荷守恒定律。 难点：利用电荷守恒定律分析解决相关问题摩擦起电和感应起电的相关问题。 知识点一、电荷及相互作用 1．两种电荷：自然界中只存在两种电荷，即正电荷和负电荷。 （1）正电荷：用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷叫做正电荷。 （2）负电荷：用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷叫做负电荷。 2．相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 3．物质的微观结构 （1）原子组成：原子由带正电的原子核和带负电的电子组成，电子绕原子核高速旋转。原子核正电荷的数量跟核外电子负电荷的数量相等，所以整个原子对外界较远位置表现为电中性。 （2）原子电性：原子核的正电荷的数量与核外电子负电荷的数量相等，整个原子对外界较远的位置表现为电中性。 （3）金属原子中离原子核较远的电子，往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由活动，这种能自由活动的电子叫做自由电子，失去电子的原子便成了带正电的离子。 4．物体带电：物体有了吸引轻小物体的性质，我们就说它带了电，或有了电荷。 当物体内的正电荷数量多于负电荷数量时，物体带正电，反之，带负电。正电荷数量与负电荷数量相等时，物体不带电。 【题1】绝缘细线上端固定，下端挂一轻质小球a，a的表面镀有铝膜；在a旁有一绝缘金属球b，开始时，a、b都不带电，如图所示，现使b带电，则 A．b将吸引a，吸住后不放开 B．b先吸引a，接触后又把a排斥开 【答案】B 【解析】b球带电后，使a产生静电感应，感应的结果是a靠近b的一侧出现与b异种的感应电荷，远离b的一侧出现与b同种的感应电荷。虽然a上的感应电荷等量异号，但因为异种电荷离b更近，所以b对a的静电力表现为引力。当b吸引a使两者接触后，由于接触带电，b、a便带同种电荷，有斥力作用，因而又把a排斥开，所以B正确。 C．a、b之间不发生相互作用 D．b立即把a排斥开 知识点二、三种起电方式 1．接触起电：（1）指一个带电的金属导体跟另一个不带电的金属导体接触后分开，而使不带电的导体带上电荷的方式，如图。 （2）本质：接触起电的本质是电荷的转移。 2．摩擦起电：（1）两个物体相互摩擦时，一些束缚不紧的电子从一个物体转移到另一个物体上，使得原来呈电中性的物体由于得到电子而带负电，失去电子的物体带正电。如玻璃棒与丝绸摩擦时，玻璃棒容易失去电子而带正电；硬橡胶棒与毛皮摩擦时，硬橡胶棒容易得到电子而带负电。如图。 （2）摩擦起电的本质：摩擦起电时，电荷并没有凭空产生，其本质是发生了电子的转移，所以两个相互摩擦的物体一定是同时带上性质不同的电荷，且电荷量相等. 3．感应起电 （1）自由电子：金属中离原子核较远的能脱离原子核的束缚而在金属中自由活动的电子。 （2）静电感应：当一个带电体靠近导体时，由于电荷间相互吸引或排斥，导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体，使导体靠近带电体的一端带异种电荷，远离带电体的一端带同种电荷的现象。 （3）感应起电：利用静电感应使金属导体带电的过程，如图。 （4）感应起电的操作步骤： ①如图所示，使带电体C（如带正电）靠近相互接触的两导体A、B。 ②保持C不动，用绝缘工具分开A、B。 ③如图所示，移走C，则A带负电，B带正电。 若先移走C，再分开A、B，则A、B原来在C的作用下感应出的异种电荷会立即中和，A、B分开后不带电。 （5）感应起电的判断方法 ①当一个带电体靠近导体时，产生静电感应现象，导体靠近带电体的一端带异种电荷，远离带电体的一端带同种电荷。 ②凡是遇到接地问题时，该导体与地球可视为一个导体，而且该导体可视为近端物体，带异种电荷，地球就成为远端导体，带同种电荷。 【题2】如果天气干燥，晚上脱毛衣时，会听到“噼啪”的响声，还会看到电火花，关于这种现象产生的原因，下列说法正确的是 A．人身体上产生电流 B．接触带电造成的 C．摩擦起电造成的 D．感应起电造成的 【答案】C 【解析】脱毛衣时由于摩擦起电，衣服间产生异种电荷，当电荷积累到一定程度时，会产生电火花，并伴有“噼啪”声，选项C正确，A、B、D错误。 4．三种起电方式比较 摩擦起电 感应起电 接触起电 条件 两不同绝缘体摩擦时 导体靠近带电体时 导体与带电导体接触 现象 两物体带上等量异种电荷 导体两端出现等量异种电荷，且电性与原带电体“近异远同” 导体上带上与带电 体相同电性的电荷 原因 不同物质的原子核对核外电子的束缚力不同而发生电子得失 导体中的自由电子受带正（负）电物体吸引（排斥）而靠近（远离） 自由电荷在带电体 与导体之间发生转 举例 摩擦后的毛皮与橡胶棒