第一章 靜電場

　　學案1 電荷及其守恒定律

　　1．自然界中只存在兩種電荷：______電荷和________電荷．電荷間的作用規律是：同種電荷相互______，異種電荷相互________．

　　2．用毛皮摩擦橡膠棒時，橡膠棒帶____________電荷，毛皮帶__________電荷．用絲綢摩擦玻璃棒，玻璃棒帶______電荷，絲綢帶______電荷．

　　3．原子核的正電荷數量與電子的負電荷數量一樣多，所以整個原子對外界表現為________．金屬中距離原子核最遠的電子往往會脫離原子核的束縛而在金屬中自由活動，這種電子叫做________________．失去這種電子的原子便成為帶____電的離子．離子都在自己的平衡位置上振動而不移動，只有自由電子穿梭其中．所以金屬導電時只有________在移動．

　　4．把帶電體移近不帶電的導體，可以使導體靠近帶電體的一端帶________，遠離的一端帶________這種現象叫靜電感應．利用靜電感應使物體帶電叫________起電．常見的起電方式還有________和________等．

　　5．電荷既不能創生，也不能消滅，只能從一個物體______到另一物體，或者從物體的一部分____________到另一部分．

　　6．物體所帶電荷的多少叫________________．在國際單位制中，它的單位是________，用________表示．

　　7．最小的電荷量叫________，用e表示，e＝________.所有帶電體的電荷量都等于e的____________．電子的電荷量與電子的質量之比叫做電子的________．

　　答案 1.正 負 排斥 吸引 2.負 正 正 負

　　3．電中性 自由電子 正 自由電子 4.異號電荷 同號電荷 感應 摩擦起電 接觸起電 5.轉移 轉移 6.電荷量 庫侖 C 7.元電荷 1.6 ×10－19 C 整數倍 比荷

　　一、電荷

　　[問題情境]

　　在干燥的冬天，當你伸手接觸金屬門把的一剎那，突然聽到“啪”的一聲，手麻了一下，弄得你虛驚一場，是誰在惡作劇？原來是電荷在作怪．

　　1．這些電荷是哪里來的？物質的微觀結構是怎樣的？摩擦起電的原因是什么？

　　2．什么是自由電子，金屬成為導體的原因是什么？

　　3．除了摩擦起電，還有其它方法可以使物體帶電嗎？

　　答案 1.來自原子內部 ; 物質由原子組成，而原子則由原子核(質子和中子)和核外電子構成； 不同物質的原子核束縛電子的能力不同．

　　2．金屬中距離原子核最遠的電子往往會脫離原子核的束縛而在金屬中自由活動，這種電子叫自由電子； 自由電子的自由活動是金屬成為導體的原因．

　　3．感應起電和接觸起電．

　　[要點提煉]

　　1．摩擦起電的原因：在兩個物體相互摩擦時，一些束縛不緊的電子會從一個物體轉移到另一個物體，于是原來呈電中性的物體由于得到電子而帶____電，失去電子的物體則帶____電．

　　2．感應起電的原因：當一個帶電體靠近導體時，由于電荷間的相互吸引和排斥，導體中的自由電子便會趨向或遠離帶電體，使導體靠近帶電體的一端帶____電荷，遠離的一端帶____電荷．

　　3．常見的起電方式有摩擦起電、感應起電和接觸起電．三種起電方式的實質都是________ 的轉移．

　　答案 1.負 正 2.異號 同號 3.電子

　　[問題延伸]

　　感應起電現象中實驗物體必須是導體嗎？

　　答案 必須是導體，因為導體中有自由電子，可以自由移動．

　　二、電荷守恒定律

　　[問題情境]

　　現代生活中電無處不在，北京市一天的耗電量可達千萬度，那么，電荷會不會像煤和石油一樣總有一天會被用完呢？

　　1．電荷是摩擦的過程中創造出來的嗎？

　　2．在電荷轉移的過程中其總量是否守恒？

　　答案 1.電荷不是創造出來的，它是物體組成的一部分 2.守恒

　　[要點提煉]

　　1．電荷守恒定律的內容：電荷既不能創生，也不能消滅，只能從一個物體轉移到另一物體，或者從物體的一部分轉移到另一部分．

　　2．“電荷的中和”是指電荷的種類和數量達到等量、異號，這時正、負電荷的代數和為________，而不是正、負電荷一起消失了．

　　答案 2.零

　　[問題延伸]

　　怎樣理解電荷守恒定律中“電荷的總量”？

　　答案 “電荷的總量” 可理解為正、負電荷的代數和．

　　例1  如圖1所示，不帶電的枕形導體的A、B兩端各貼有一對金箔．當枕形導體的A端靠近一帶電導體C時(  )

　　圖1

　　A．A端金箔張開，B端金箔閉合

　　B．用手觸摸枕形導體后，A端金箔仍張開，B端金箔閉合

　　C．用手觸摸枕形導體后，將手和C都移走，兩對金箔均張開

　　D．選項A中兩對金箔分別帶異種電荷，選項C中兩對金箔帶同種電荷

　　解析 根據靜電感應現象，帶正電的導體C放在枕形導體附近，在A端出現了負電，在B端出現了正電，這樣的帶電并不是導體中有新的電荷，只是電荷的重新分布．金箔上帶電相斥而張開．選項A錯誤．

　　用手觸摸枕形導體后，B端不是最遠端了，人是導體，人的腳部甚至地球是最遠端，這樣B端不再有電荷，金箔閉合．選項B正確．

　　用手觸摸導體時，只有A端帶負電，將手和C移走后，不再有靜電感應，A端所帶負電便分布在枕形導體上，A、B端均帶有負電，兩對金箔均張開．選項C正確．

　　以上分析看出，選項D也正確．

　　答案 BCD

　　名師點撥 本節要求知道三種起電方法的特點，接觸起電帶同種電荷，摩擦起電帶等量的異種電荷，感應起電則是近異遠同，注意用手觸摸最遠端是腳或地球．

　　變式訓練1 如圖2所示，A、B、C是三個安裝在絕緣支架上的金屬體，其中C球帶正電，A、B兩個完全相同的枕形導體不帶電．試問：

　　圖2

　　(1)如何使A、B都帶等量正電？

　　(2)如何使A、B都帶等量負電？

　　(3)如何使A帶負電B帶等量的正電？

　　答案 見解析

　　解析 (1)把AB緊密靠攏，讓C靠近B，則在B端感應出負電荷，A端感應出等量正電荷，把A與B分開后再用手摸一下B，則B所帶的負電荷就被中和，再把A與B接觸一下，A和B就帶等量正電荷．(2)把AB緊密靠攏，讓C靠近B，則在B端感應出負電荷，A端感應出等量正電荷，再用手摸一下A或B，則A所帶的.正電荷就被中和，而B端的負電荷不變，移去C以后再把A與B分開，則A和B就帶等量負電荷．(3)把AB緊密靠攏，讓C靠近A，則在A端感應出負電荷，B端感應出等量正電荷，馬上把A與B分開，則A帶負電B帶等量的正電．

　　例2  有兩個完全相同的帶電絕緣金屬小球A、B，分別帶有電荷量6.4×10－9 C和－3.2×10－9 C，讓兩絕緣金屬小球接觸，在接觸過程中，電子如何轉移并轉移了多少？

　　解析 當兩小球接觸時，帶電荷量少的負電荷先被中和，剩余的正電荷再重新分配．由于兩小球相同，剩余正電荷必均分，即接觸后兩小球帶電荷量

　　QA′＝QB′＝QA＋QB2＝1.6×10－9 C

　　在接觸過程中，電子由B球轉移到A球，不僅將自身電荷中和，且繼續轉移，使B球帶QB′的正電，這樣，共轉移的電子電荷量為

　　ΔQ＝－QB＋QB′＝3.2×10－9 C＋1.6×10－9 C＝4.8×10－9 C

　　轉移的電子數N＝ΔQe＝3.0×1010個

　　答案 見解析

　　名師點撥 對于兩個帶電小球電荷量重新分配的問題，如果是兩個完全相同的小球，同性則總量平均分到一半，如異性則先中和，剩下的平均分配．如果未講明相同的小球，不一定平均分配．

　　變式訓練2 有三個相同的金屬小球A、B、C，其中小球A帶有2.0×10－5 C的正電荷，小球B、C不帶電，現在讓小球C先與球A接觸后取走，再讓小球B與球A接觸后分開，最后讓小球B與小球C接觸后分開，最終三球的帶電荷量分別為qA＝________ C，qB＝________ C，qC＝________ C.

　　答案 0.5×10－5 0.75×10－5 0.75×10－5