电荷及其守恒定律
李永乐讲电荷及其守恒定律
李永乐讲电荷及其守恒定律电荷守恒定律是物理学的基本定律之一。
它指出，对于一个孤立系统，不论发生什么变化，其中所有电荷的代数和永远保持不变。
电荷守恒定律表明，如果某一区域中的电荷增加或减少了，那么必定有等量的电荷进入或离开该区域；如果在一个物理过程中产生或消失了某种电荷，那么必定有等量的异号电荷同时产生或消失。
电荷的多少称为电荷量，常简称为电量，故电荷守恒定律又称电量守恒定律。
在国际单位制中，电荷量的单位是库仑，用字母表示，单位为。
通常正电荷的电荷量用正数表示，负电荷的电荷量用负数表示。
要使物体带电，可利用摩擦起电、接触起电、静电感应、（感应起电）、光电效应等方法。
物体是否带电，通常可用验电器来检验。
物体带电实际上是得失电子的结果。
这意味着电荷不能离开电子、质子而存在。
电荷乃是电子、质子等微观粒子所具有的一种属性。
由摩擦起电和其他起电过程的大量实验事实表明，一切起电过程其实都是使物体上正、负电荷分离或转移的过程中，在这种过程中，电荷既不能消灭，也不能创生，只能使原有的电荷重新分布。
由此就可以总结出电荷守恒定律：一个孤立系统的总电荷（即系统中所有正、负电荷之代数和）在任何物理过程中始终保持不变。
所谓孤立系统，就是指它与外界没有任何相互作用的系统，是一种理想状态。
电荷守恒定律也是自然界中一条基本的守恒定律，在宏观和微观领域中普遍适用。
近代物理实验发现，在一定条件下，带电粒子可以产生和湮没。
例如，一个高能光子在一定条件下可以产生一个正电子和一个负电子；一对正、负电子可以同时湮没，转化为光子。
不过在这些情况下，带电粒子总是成对产生和湮没，两个粒子带电数量相等但正负相反，而光子又不带电，所以电荷的代数和仍然不变。
因此，一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变。
它是自然界重要的基本规律之一。
电荷及其守恒定律教案
电荷及其守恒定律教案第一章：电荷的概念1.1 静电荷与动电荷静电荷：物体在摩擦或其它方式作用下产生的电荷。
动电荷：电荷在电场作用下发生的移动。
1.2 电荷的性质电荷是量子化的，即电荷量是基本电荷的整数倍。
电荷具有正负两种性质，同性相斥，异性相吸。
第二章：电荷的守恒定律2.1 电荷守恒定律的内容电荷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，或者从物体的一部分转移到另一部分。
在封闭系统中，电荷的总量保持不变。
2.2 电荷守恒定律的证明与应用通过实验验证电荷守恒定律。
电荷守恒定律在电容器、电池等电子设备中的应用。
第三章：电荷的测量3.1 电荷量的单位库仑（C）：电荷量的基本单位。
微库仑（μC）、纳库仑（nC）等：电荷量的衍生单位。
3.2 电荷量的测量工具静电电荷计：利用电荷与质量的比值来测量电荷量。
电荷流式计：通过测量单位时间内通过某一点的电荷量来确定总电荷量。
第四章：电荷的积累与释放4.1 电荷的积累物体在摩擦或其它方式作用下积累电荷。
电荷在导体表面的积累。
4.2 电荷的释放电荷通过放电现象从物体表面或内部释放。
放电的方式包括：尖端放电、火花放电、接地放电等。
第五章：静电场与电荷相互作用5.1 静电场的基本概念静电场：由静止电荷产生的电场。
电场强度、电势差等静电场的基本物理量。
5.2 电荷在静电场中的相互作用电荷在静电场中的受力分析。
电荷在静电场中的运动规律。
第六章：静电场的基本计算6.1 电场强度的计算电场强度的定义：在某一点的电场力对该点的单位正电荷。
电场强度的计算公式：E = F/Q，其中E为电场强度，F为电场力，Q为测试电荷。
6.2 电势差的计算电势差的定义：两点间的电势差等于单位正电荷从一点移动到另一点时电场力所做的功。
电势差的计算公式：U = W/Q，其中U为电势差，W为电场力所做的功，Q为测试电荷。
第七章：静电场中的电荷分布7.1 静电平衡状态静电平衡状态下，导体内部的电场强度为零，电荷分布在导体的外表面。
电荷守恒定律 库仑定律
电荷守恒定律 库仑定律一、电荷及电荷守恒定律 1．元电荷、点电荷 （1）元电荷：e ＝1．6×10－19C ，所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍，其中质子、正电子的电荷量与元电荷相同，但符号相反．（2）点电荷：当带电体本身的大小和形状对研究的问题影响很小时，可以将带电体视为点电荷． 2．电荷守恒定律（1）内容：电荷既不会创生，也不会消灭，它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；在转移过程中，电荷的总量保持不变． （2）起电方式：摩擦起电、接触起电、感应起电． （3）带电实质：物体带电的实质是得失电子．（4）电荷的分配原则：两个形状、大小相同的导体，接触后再分开，两者带同种电荷时，电荷量平均分配；两者带异种电荷时，异种电荷先中和后平分．3．感应起电：感应起电的原因是电荷间的相互作用，或者说是电场对电荷的作用． （1）同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．（2）当有外加电场时，电荷向导体两端移动，出现感应电荷，当无外加电场时，导体两端的电荷发生中和． 二、库仑定律1．内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上．2．表达式：F ＝k Q 1Q 2r 2，式中k ＝9.0×109 N·m 2/C 2，叫做静电力常量．3．适用条件：真空中的点电荷．（1）在空气中，两个点电荷的作用力近似等于真空中的情况，可以直接应用公式． （2）当两个带电体的间距远大于本身的大小时，可以把带电体看成点电荷． 基础检测1．[对电现象的理解]关于电现象，下列说法中正确的是（ ）A ．感应起电是利用静电感应，使电荷从物体的一部分转移到物体的另一部分的过程B ．带电现象的本质是电子的转移，中性物体得到多余电子就一定带负电，失去电子就一定带正电C ．摩擦起电是普遍存在的现象，相互摩擦的两个物体总是同时带等量异种电荷D ．当一种电荷出现时，必然有等量异种电荷出现，当一种电荷消失时，必然有等量异种电荷同时消失 2．[对库仑定律适用条件的理解]关于库仑定律的公式F ＝k q 1q 2r 2，下列说法正确的是（ ）A ．当真空中的两个点电荷间的距离r →∞时，它们之间的静电力F →0B ．当真空中的两个电荷间的距离r →0时，它们之间的静电力F →∞C ．当真空中的两个电荷之间的距离r →∞时，库仑定律的公式就不适用了D ．当真空中的两个电荷之间的距离r →0时，电荷不能看成是点电荷，库仑定律的公式就不适用了3．[库仑定律和电荷守恒定律的应用]使两个完全相同的金属小球（均可视为点电荷）分别带上－3Q 和＋5Q 的电荷后，将它们固定在相距为a 的两点，它们之间库仑力的大小为F 1．现用绝缘工具使两小球相互接触后，再将它们固定在相距为2a 的两点，它们之间库仑力的大小为F 2．则F 1与F 2之比为 （ ）A ．2∶1B ．4∶1C ．16∶1D ．60∶14．[感应起电的分析方法]如图所示，A 、B 是两个带有绝缘支架的金属球，它们原来均不带电，并彼此接触．现使带负电的橡胶棒C 靠近A （C 与A 不接触），然后先将A 、B 分开，再将C 移走．关于A 、B 的带电情况，下列判断正确的是（ ）A ．A 带正电，B 带负电B ．A 带负电，B 带正电C ．A 、B 均不带电D ．A 、B 均带正电 考点一 静电现象及电荷守恒定律 1．使物体带电的三种方法及其实质摩擦起电、感应起电和接触带电是使物体带电的三种方法，它们的实质都是电荷的转移．而电荷转移的原因是同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引． 2．验电器与静电计的结构与原理玻璃瓶内有两片金属箔，用金属丝挂在一根导体棒的下端，棒的上端通过瓶塞从瓶口伸出（如图甲所示）．如果把金属箔换成指针，并用金属做外壳，这样的验电器又叫静电计（如图乙所示）．注意金属外壳与导体棒之间是绝缘的．不管是静电计的指针还是验电器的箔片，它们张开角度的原因都是同种电荷相互排斥．例1 使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开．下列各图表示验电器上感应电荷的分布情况，其中正确的是（ ）突破训练1 如图所示，A 、B 为相互接触的用绝缘支柱支撑的金属导体，起初它们不带电，在它们的下部贴有金属箔片，C 是带正电的小球，下列说法正确的是 （ ）A ．把C 移近导体A 时，A 、B 上的金属箔片都张开B ．把C 移近导体A 后，先把A 、B 分开，然后移去C ，A 、B 上的金属箔片仍张开 C ．把C 移近导体A 后，先把C 移走，再把A 、B 分开，A 、B 上的金属箔片仍张开D ．把C 移近导体A 后，先把A 、B 分开，再把C 移走，然后重新让A 、B 接触，A 上的金属箔片张开，而B 上的金属箔片闭合考点二 对库仑定律的理解和应用 1．电荷的分配规律（1）两个相同的导体球，一个带电，一个不带电，接触后电荷量平分． （2）两个相同导体球带同种电荷，先接触再分离，则其电荷量平分． （3）两个相同导体球带异种电荷，先接触再分离，则其电荷量先中和再平分． 2．对库仑定律的深入理解（1）F ＝k Q 1Q 2r 2，r 指两点电荷间的距离．对可视为点电荷的两个均匀带电球，r 为两球心间距．（2）当两个电荷间的距离r →0时，电荷不能视为点电荷，它们之间的静电力不能认为趋于无限大．例2 如图所示，两个质量均为m 的完全相同的金属球壳a 与b ，其壳层的厚度和质量分布均匀，将它们固定于绝缘支架上，两球心间的距离为l ，为球壳外半径r 的3倍．若使它们带上等量异种电荷，使其所带电荷量的绝对值均为Q ，那么a 、b 两球之间的万有引力F 1与库仑力F 2为（ ）A ．F 1＝G m 2l 2，F 2＝k Q 2l 2B ．F 1≠G m 2l 2，F 2≠k Q 2l2C ．F 1≠G m 2l 2，F 2＝k Q 2l2D ．F 1＝G m 2l 2，F 2≠k Q 2l2突破训练2三个相同的金属小球1、2、3分别置于绝缘支架上，各球之间的距离远大于小球的直径．球1的带电荷量为＋q ，球2的带电荷量为＋nq ，球3不带电且离球1和球2很远，此时球1、2之间作用力的大小为F ．现使球3先与球2接触，再与球1接触，然后将球3移至远处，此时1、2之间作用力的大小仍为F ，方向不变．由此可知（ ）A ．n ＝3B ．n ＝4C ．n ＝5D ．n ＝6考点三 库仑力作用下的平衡问题1．处理平衡问题的常用方法：（1）合成法，（2）正交分解法． 2．三个自由点电荷的平衡问题（1）条件：两个点电荷在第三个点电荷处的合场强为零，或每个点电荷受到的两个库仑力必须大小相等，方向相反． （2）规律“三点共线”——三个点电荷分布在同一直线上； “两同夹异”——正负电荷相互间隔； “两大夹小”——中间电荷的电荷量最小；“近小远大”——中间电荷靠近电荷量较小的电荷．例3如图所示，竖直墙面与水平地面均光滑且绝缘，两个带有同种电荷的小球A 、B 分别处于竖直墙面和水平地面，且处于同一竖直平面内，若用图示方向的水平推力F 作用于小球B ，则两球静止于图示位置，如果将小球B 向左推动少许，并待两球重新达到平衡时，则两个小球的受力情况与原来相比（ ） A ．推力F 将增大B ．竖直墙面对小球A 的弹力减小C ．地面对小球B 的弹力一定不变D ．两个小球之间的距离增大突破训练3 可以自由移动的点电荷q 1、q 2、q 3放在光滑绝缘水平面上，如图所示，已知q 1与q 2之间的距离为l 1，q 2与q 3之间的距离为l 2，且每个电荷都处于平衡状态．（1）如果q 2为正电荷，则q 1为________电荷，q 3为________电荷． （2）q 1、q 2、q 3三者电荷量大小之比是________． 答案 （1）负 负 （2）（l 1＋l 2l 2）2∶1∶（l 1＋l 2l 1）2处理库仑力作用下电荷平衡问题的方法（1）库仑力作用下电荷的平衡问题与力学中物体的平衡问题相同，可以将力进行合成与分解． （2）恰当选取研究对象，用“隔离法”或“整体法”进行分析． （3）对研究对象进行受力分析，注意比力学中多了一个库仑力．例4如图所示，竖直平面内有一圆形光滑绝缘细管，细管截面半径远小于半径R，在中心处固定一带电荷量为＋Q的点电荷．质量为m、带电荷量为＋q的带电小球在圆形绝缘细管中做圆周运动，当小球运动到最高点时恰好对细管无作用力，求当小球运动到最低点时对管壁的作用力是多大？答案6mg突破训练4如图所示，点电荷＋4Q与＋Q分别固定在A、B两点，C、D两点将AB连线三等分，现使一个带负电的粒子从C点开始以某一初速度向右运动，不计粒子的重力，则该粒子在CD之间运动的速度大小v与时间t 的关系图像可能是图中的（）突破训练5 如图所示，足够大的光滑绝缘水平面上有三个带电质点，A 和C 围绕B 做匀速圆周运动，B 恰能保持静止，其中A 、C 和B 的距离分别是L 1和L 2．不计三质点间的万有引力，则A 和C 的比荷（电量和质量之比）之比应是（ ）A ．（L 1L 2）2B ．（L 2L 1）2C ．（L 1L 2）3D ．（L 2L 1）31．某原子电离后其核外只有一个电子，若该电子在核的静电力作用下绕核做匀速圆周运动，那么电子运动 （ ） A ．半径越大，加速度越大 B ．半径越小，周期越大 C ．半径越大，角速度越小 D ．半径越小，线速度越小2．如图所示，一个均匀的带电圆环，带电荷量为＋Q ，半径为R ，放在绝缘水平桌面上．圆心为O 点，过O 点作一竖直线，在此线上取一点A ，使A 到O 点的距离为R ，在A 点放一检验电荷＋q ，则＋q 在A 点所受的电场力为（ ）A ．kQqR 2，方向向上B ．2kQq4R 2，方向向上 C ．kQq4R 2，方向水平向左D ．不能确定3．A 、B 两带电小球，质量分别为m A 、m B ，电荷量分别为q A 、q B ，用绝缘不可伸长的细线如图悬挂，静止时A 、B 两球处于同一水平面．若B 对A 及A 对B 的库仑力分别为F A 、F B ，则下列判断正确的是 （ ） A ．F A <F BB ．细线OC 的拉力T C ＝（m A ＋m B ）gC ．细线AC 对A 的拉力T A ＝m A2gD ．同时烧断细线AC 、BC 后，A 、B 在竖直方向的加速度相同4．如图所示，正电荷q 1固定于半径为R 的半圆光滑轨道的圆 心处，将另一带正电、电荷量为q 2、质量为m 的小球，从轨道的A 处无初速度释放，求：（1）小球运动到B 点时的速度大小；（2）小球在B 点时对轨道的压力．答案 （1）2gR （2）3mg ＋k q 1q 2R 2，方向竖直向下►题组1 起电的三种方式和电荷守恒定律的应用1．一带负电的金属小球放在潮湿的空气中，一段时间后，发现该小球上带的负电荷几乎不存在了．这说明（ ）A ．小球上原有的负电荷逐渐消失了B ．在此现象中，电荷不守恒C ．小球上负电荷减少的主要原因是潮湿的空气将电子导走了D．该现象是由电子的转移引起的，仍然遵循电荷守恒定律2．如图所示，左边是一个原来不带电的导体，右边C是后来靠近的带正电的导体球，若用绝缘工具沿图示某条虚线将导体切开，分导体为A、B两部分，这两部分所带电荷量的数值分别为Q A、Q B，则下列结论正确的是（）A．沿虚线d切开，A带负电，B带正电，且Q A>Q BB．只有沿虚线b切开，才会使A带正电，B带负电，且Q A＝Q BC．沿虚线a切开，A带正电，B带负电，且Q A<Q BD．沿任意一条虚线切开，都会使A带正电，B带负电，而Q A、Q B的值与所切的位置有关►题组2库仑定律的理解和应用4．用控制变量法，可以研究影响电荷间相互作用力的因素．如图所示，O是一个带电的物体，若把系在丝线上的带电小球先后挂在横杆上的P1、P2、P3位置，可以比较小球在不同位置所受带电物体的作用力的大小，这个力的大小可以通过丝线偏离竖直方向的角度θ显示出来．若物体O的电荷量用Q表示，小球的电荷量用q表示，物体与小球间距离用d表示，物体和小球之间的作用力大小用F表示．则以下对该实验现象的判断正确的是（）A．保持Q、q不变，增大d，则θ变大，说明F与d有关B．保持Q、q不变，减小d，则θ变大，说明F与d成反比C．保持Q、d不变，减小q，则θ变小，说明F与q有关D．保持q、d不变，减小Q，则θ变小，说明F与Q成正比►题组3库仑力作用下带电体的平衡问题5．如图所示，可视为点电荷的小球A、B分别带负电和正电，B球固定，其正下方的A球静止在绝缘斜面上，则A 球受力个数可能为（）A．可能受到2个力作用B．可能受到3个力作用C．可能受到4个力作用D．可能受到5个力作用6．在光滑绝缘的水平地面上放置着四个相同的金属小球，小球A、B、C位于等边三角形的三个顶点上，小球D位于三角形的中心，如图所示．现让小球A、B、C带等量的正电荷Q，让小球D带负电荷q，使四个小球均处于静止状态，则Q与q的比值为（）A ．13B ．33C ．3D ． 37．如图所示，将两个摆长均为l 的单摆悬于O 点，摆球质量均为m ，带电荷量均为q （q >0）．将另一个带电荷量也为q （q >0）的小球从O 点正下方较远处缓慢移向O 点，当三个带电小球分别处在等边三角形abc 的三个顶点上时，两摆线的夹角恰好为120°，则此时摆线上的拉力大小等于 （ ）A ．3mgB ．mgC ．23·kq 2l 2D ．3·kq 2l28．如图所示，在光滑绝缘的水平桌面上有四个小球，带电量分别为－q 、Q 、－q 、Q ．四个小球构成一个菱形，－q 、－q 的连线与－q 、Q 的连线之间的夹角为α．若此系统处于平衡状态，则正确的关系式可能是 （ ）A ．cos 3α＝q8QB ．cos 3α＝q 2Q2C ．sin 3α＝Q8qD ．sin 3α＝Q 2q2►题组4 在库仑力作用下的动力学问题9．两根绝缘细线分别系住a 、b 两个带电小球，并悬挂在O 点，当两个小球静止时，它们处在同一水平面上，两细线与竖直方向间夹角分别为α、β，α<β，如图所示．现将两细线同时剪断，则 （ ） A ．两球都做匀变速运动 B ．两球下落时间相同 C ．落地时两球水平位移相同D ．a 球落地时的速度小于b 球落地时的速度10．如图所示，质量为m 的小球A 放在绝缘斜面上，斜面的倾角为α．小球A 带正电，电荷量为q ．在斜面上B 点处固定一个电荷量为Q 的正电荷，将小球A 由距B 点竖直高度为H 处无初速度释放．小球A 下滑过程中电荷量不变．不计A 与斜面间的摩擦，整个装置处在真空中．已知静电力常量k 和重力加速度g ． （1）A 球刚释放时的加速度是多大？（2）当A 球的动能最大时，求此时A 球与B 点的距离． 答案 （1）g sin α－kQq sin 2 αmH 2 （2）kQqmg sin α。
化学 三大守恒定律
引言：化学是一门研究物质组成、性质和变化的科学。
在化学的实验和理论研究中，守恒定律是一个非常重要的概念。
在上一篇文章中，我们已经介绍了化学三大守恒定律中的质量守恒定律和能量守恒定律。
在本文中，我们将继续探讨第三个守恒定律电荷守恒定律以及两个相关概念电流守恒定律和电功率守恒定律。
正文：1.电荷守恒定律：电荷守恒定律是一个基本的物理定律，指出在一个封闭系统中，电荷的总量是不变的。
简单来说，这意味着电荷既不能被创造也不能被销毁，只能从一个物体转移到另一个物体。
这个定律的数学表达式可以表示为：总电荷=进入的电荷离开的电荷。
2.电流守恒定律：电流守恒定律是基于电荷守恒定律的一个推论。
它指出，在一个封闭电路中，电流的总和等于零。
换句话说，电流无法在电路中的任何一点消失，而必须通过电路中的每一个点。
这个定律的数学表达式为：总电流=进入的电流离开的电流。
3.电功率守恒定律：电功率守恒定律是基于能量守恒定律和电流守恒定律的推论，它指出，在一个电路中，电功率的总和等于零。
这个定律的数学表达式可以表示为：总电功率=进入的电功率离开的电功率。
现在，让我们详细阐述每个大点下的小点。
I.电荷守恒定律：1.1电荷的基本单位1.2电荷的性质和量度1.3电荷的转移和分布1.4电荷守恒定律的实验验证1.5应用案例：电化学反应中的电荷转移II.电流守恒定律：2.1电流定义和单位2.2电流的测量和方向2.3电流的连贯性和分布2.4电流守恒定律的实验验证2.5应用案例：并联电路和串联电路中的电流分布III.电功率守恒定律：3.1电功率的定义和单位3.2电功率的测量和计算3.3电功率与电流、电压的关系3.4电功率守恒定律的实验验证3.5应用案例：电能的转化与利用总结：在本文中，我们详细探讨了化学三大守恒定律中的电荷守恒定律及其推论电流守恒定律和电功率守恒定律。
电荷守恒定律指出电荷在封闭系统中的总量是不变的，而电流守恒定律和电功率守恒定律则是基于电荷守恒定律推导出的。
电荷及其守恒定律PPT课件
得到电子：
带负电
失去电子：
带正电
二、原子的核式结构及摩擦起电的微观解释
3、金属导体模型也是 一个物理模型：自由电 子(e)属于整个导体， 在导体内自由运动，正 离子在平衡位置附近振 动。
三、静电感应与感应起电
将一对有绝缘底座的枕形导 体A与B紧紧靠在一起，这时 它们并不带电，所以贴在导 体下端的金属箔是闭合的。
把带正电荷的球C移近彼此 接触的导体A，B。可以看到 A，B上的金属箔都张开了， 表示A，B都带上了电荷．
如果先把C移走，A和B上的 金属箔就会闭合。
如果先把A和B分开，然 后移开C，可以看到A和 B仍带有电荷。
如果再让A和B接触，它 们就不再带电。
这说明A和B分开后所带 的是等量异种电荷，重 新接触后等量异种电荷 发生中和。
1、静电感应： 把电荷移近不带电的导体，可以使导体带电
的现象。 2、感应起电：
利用静电感应使物体带电，叫做感应起电。 3、感应起电的实质：
电荷从物体的一部分转移到另一部分。
SUCCESS
THANK YOU
2019/8/6
讨论探究
师：静电感应的原因是什么？请同学们用微观分子结构分析 起电的原因。
第一章 静电场
第一节 电荷 电荷守恒定律
江苏省黄桥中学物理组 张姗姗
新课引入
一、自然界中的两种电荷
1、正电荷： 把用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称为正电
荷，用正数表示。 （+Q） 负电荷：
把用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷称为负 电荷，用负数表示。 （-Q） 相互作用：
同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。 2、电荷量：电荷的多少叫做电荷量，简称为电量。符号：Q
高中物理课件：电荷及其守恒定律
C.
栏 C；②质子及电子所带电荷量的绝对值与元电 目 链 接
(2)对元电荷的两点理解：①电荷量不能连续变化，因为最小的 电荷量为 1.60×10
－19
荷相等，但不能说它们是元电荷． 3．比荷．
即电荷量与质量的比，比如电子的比荷数学式子为 1.6×10 19 e 11 ＝ C/kg. － 30 C/kg＝ 1.76× 10 me 0.91×10
②电荷量分配：接触起电时，两个物体最终的电荷量分 配很复杂，大多靠实验才能确定，但有一种情况能确定电荷 量分配，即两个完全相同的导体球相互接触后把剩余电荷量 平分．
栏 目 链 接
例1 绝缘细线上端固定，下端悬挂一轻质小球a，a的表面
镀有铝膜，在 a的近旁有一绝缘金属球 b，开始时 a、 b都不带
栏
变式 迁移
(2)设 A 带的电荷量为 q，B 带的电荷量为－q，则第三个小 q 球先与 A 接触，静电荷平均分配，分别为 ，再与 B 接触，先中 2 1 q＋－q 2 q 和，然后静电荷再平均分配，分别带电荷量为 ＝－ . 2 4 所以，接触后 A、B 两球的电荷量之比为 2∶1. 答案：(1)2∶3 (2)2∶1
第一章
静电场
第1节 电荷及其守恒定律
栏 目 链 接
静电植绒
栏 目 链 接
利用静电在布底以及其他材料的面上栽植短纤维，或在 布底上栽植花纹，叫做静电植绒．右图是静电植绒的工作示 意图.1是一块接高压直流电源(40～50 kV)正极的金属平板，2 是一个接高压直流电源负极的金属网框，上面放着绒毛．用 黏合剂涂成花纹的纺织品紧贴着金属板．当接通高压电源以 栏 后，金属网和金属板之间就形成很强的电场．开动马达使卷 目 链 轴 3和 4转动，纺织品就匀速地经过强电场．绒毛在电场中被 接 极化，接近下面金属板的一端带负电，远离金属板的一端带 正电，从而下端受到金属板的吸引，上端受到金属网的吸引 而直立起来．由于绒毛上端与金属网接触，正电荷被中和， 失去了金属网对它的吸引力，便在它下方金属板引力的作用 下急速落到纺织品上．
(完整版)电荷及其守恒定律(讲解及习题)含答案
第1章静电场第01节 电荷及其守恒定律[知能准备]1．自然界中存在两种电荷，即 电荷和 电荷．2．物体的带电方式有三种：（1）摩擦起电：两个不同的物体相互摩擦，失去电子的带 电，获得电子的带 电．（2）感应起电：导体接近（不接触）带电体，使导体靠近带电体一端带上与带电体相 的电荷，而另一端带上与带电体相 的电荷．（3）接触起电：不带电物体接触另一个带电物体，使带电体上的 转移到不带电的物体上．完全相同的两只带电金属小球接触时，电荷量分配规律：两球带异种电荷的先中和后平均分配；原来两球带同种电荷的总电荷量平均分配在两球上．3．电荷守恒定律：电荷既不能 ，也不能 ，只能从一个物体转移到另一个物体；或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 ．4．元电荷（基本电荷）：电子和质子所带等量的异种电荷，电荷量e =1.60×10-19C.实验指出，所有带电体的电荷量或者等于电荷量e ，或者是电荷量e 的整数倍．因此，电荷量e 称为元电荷．电荷量e 的数值最早由美国科学家 用实验测得的．5．比荷：带电粒子的电荷量和质量的比值．电子的比荷为．m qkg C m e e/1076.111⨯=[同步导学]1．物体带电的过程叫做起电，任何起电方式都是电荷的转移，而不是创造电荷．2．在同一隔离系统中正、负电荷量的代数和总量不变．例1 关于物体的带电荷量，以下说法中正确的是（ ）A ．物体所带的电荷量可以为任意实数B ．物体所带的电荷量只能是某些特定值C ．物体带电＋1.60×10-9C ，这是因为该物体失去了1.0×1010个电子D ．物体带电荷量的最小值为1.6×10-19C解析：物体带电的原因是电子的得、失而引起的，物体带电荷量一定为e 的整数倍，故A 错，B 、C 、D 正确．如图1—1—1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 （ ）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个球，再把两球分开D ．棒的带电荷量不变，两导体球不能带电解析：带电棒移近导体球但不与导体球接触，从而使导体球上的电荷重新分布，甲球左侧感应出正电荷，乙球右侧感应出负电荷，此时分开甲、乙球，则甲、乙球上分别带上等量的异种电荷，故A 正确；如果先移走带电棒，则甲、乙两球上的电荷又恢复原状，则两球分开后不显电性，故B 错；如果先将棒接触一下其中的一球，则甲、乙两球会同时带上和棒同性的电荷，故C 正确．可以采用感应起电的方法使两导体球带电，而使棒的带电荷量保持不变，故D 错误．3．“中性”和“中和”的区别图1—1—1“中性”和“中和”反映的是两个完全不同的概念.“中性”是指原子或物体所带的正电荷和负电荷在数量上相等，对外不显示电性，表现不带电的状态．可见，任何不带电的物体，实际上其中都有等量的异种电荷．“中和”是两个带等量（或不等量）的异种电荷的带电体相接触时，由于正、负电荷间的吸引作用，电荷发生转移、抵消（或部分抵消），最后都达到中性（或单一的正、负电性）状态的一个过程．[同步检测]1、一切静电现象都是由于物体上的 引起的，人在地毯上行走时会带上电，梳头时会带上电，脱外衣时也会带上电等等，这些几乎都是由 引起的.2．用丝绸摩擦过的玻璃棒和用毛皮摩擦过的硬橡胶棒，都能吸引轻小物体，这是因为 （ ）A.被摩擦过的玻璃棒和硬橡胶棒一定带上了电荷B.被摩擦过的玻璃棒和硬橡胶棒一定带有同种电荷C.被吸引的轻小物体一定是带电体D.被吸引的轻小物体可能不是带电体3．如图1—1—2所示，在带电+Q 的带电体附近有两个相互接触的金属导体A 和B ，均放在绝缘支座上.若先将+Q 移走，再把A 、B 分开，则A 电，B 电；若先将A 、B 分开，再移走+Q ，则A 电，B 电.4．同种电荷相互排斥，在斥力作用下，同种电荷有尽量 的趋势，异种电荷相互吸引，而且在引力作用下有尽量 的趋势．5．一个带正电的验电器如图1—1—3所示，当一个金属球A 靠近验电器上的金属球B 时，验电器中金属箔片的张角减小，则（ ）A ．金属球A 可能不带电B ．金属球A 一定带正电C ．金属球A 可能带负电D ．金属球A 一定带负电6．用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近已带电的验电器时，发现它的金属箔片的张角减小，由此可判断（ ）A ．验电器所带电荷量部分被中和B ．验电器所带电荷量部分跑掉了C ．验电器一定带正电D ．验电器一定带负电7．以下关于摩擦起电和感应起电的说法中正确的是A.摩擦起电是因为电荷的转移，感应起电是因为产生电荷B.摩擦起电是因为产生电荷，感应起电是因为电荷的转移C.摩擦起电的两摩擦物体必定是绝缘体，而感应起电的物体必定是导体D.不论是摩擦起电还是感应起电，都是电荷的转移8．现有一个带负电的电荷A ，和一个能拆分的导体B ，没有其他的导体可供利用，你如何能使导体B 带上正电？9．带电微粒所带的电荷量不可能是下列值中的A. 2.4×10-19CB.-6.4×10-19CC.-1.6×10-18CD.4.0×10-17C10．有三个相同的绝缘金属小球A 、B 、C ，其中小球A 带有2.0×10-5C 的正电荷，小球B 、C 不带电．现在让小球C 先与球A 接触后取走，再让小球B 与球A 接触后分开，最后让小球B 与小球C 接触后分开，最终三球的带电荷量分别为q A = ，q B =图1—1—2 图1—1—3，q C =．[综合评价]1．对于摩擦起电现象，下列说法中正确的是A.摩擦起电是用摩擦的方法将其他物质变成了电荷B.摩擦起电是通过摩擦将一个物体中的电子转移到另一个物体C.通过摩擦起电的两个原来不带电的物体，一定带有等量异种电荷D.通过摩擦起电的两个原来不带电的物体，可能带有同种电荷2．如图1—1—4所示，当将带正电的球C 移近不带电的枕形绝缘金属导体AB 时，枕形导体上的电荷移动情况是A.枕形金属导体上的正电荷向B 端移动，负电荷不移动B.枕形金属导体中的带负电的电子向A 端移动，正电荷不移动C.枕形金属导体中的正、负电荷同时分别向B 端和A 端移动D.枕形金属导体中的正、负电荷同时分别向A 端和B 端移动 图1—1—43．关于摩擦起电和感应起电的实质，下列说法中正确的是A.摩擦起电现象说明机械能可以转化为电能，也说明通过做功可以创造电荷B.摩擦起电现象说明电荷可以从一个物体转移到另一个物体C.摩擦起电现象说明电荷可以从物体的一部分转移到另一部分D.感应起电说明电荷从带电的物体转移到原来不带电的物体上去了4．如图1—1—5所示，用带正电的绝缘棒A 去靠近原来不带电的验电器B ，B 的金属箔片张开，这时金属箔片带 电；若在带电棒离开前，用手摸一下验电器的小球后离开，然后移开A ，这时B 的金属箔片也能张开，它带 电. 图1—1—55．绝缘细线上端固定，下端悬挂一轻质小球a ，a 的表面镀有铝膜．在a 的近旁有一底座绝缘金属球b ，开始时a 、b 都不带电，如图1—1—6所示，现使b 带电，则： A. ab 之间不发生相互作用 B. b 将吸引a ，吸在一起不放开C. b 立即把a 排斥开D. b 先吸引a ，接触后又把a 排斥开 图1—1—66．5个元电荷的电荷量是 C ，16C 电荷量等于 个元电荷的电荷量．7．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 ＝6.4×C,Q ＝–A 910-B 3.2×C,让两绝缘金属小球接触，在接触过程中，电子如何转移并转移多少库仑？此后，910-小球A 、B 各带电多少库仑？8．有三个相同的绝缘金属小球A 、B 、C ，其中小球A 带有3×10-3C 的正电荷，小球B 带有-2×10-3C 的负电荷，小球C 不带电．先将小球C 与小球A 接触后分开，再将小球B 与小球C 接触然后分开，试求这时三球的带电荷量分别为多少？第一章静电场第一节电荷及其守恒定律[知能准备]答案：1. 正负 2.（1）正负（2）异同（3）一部分电荷 3. 创造消失保持不变[同步检测]答案：1.带电摩擦 2.AD 3.不带不带负正 4 .远离靠近 5.AC 6.C 7.D 8.电荷A靠近导体B时,把B先拆分开后把电荷A移走,导体B靠近电荷A的一端带正电9.A 10. 5×10-6C 7.5×10-6C 7.5×10-6C[综合评价]答案：1.BC 2.B 3.B 4.正负 5.D 6. 8×10-19C 10207.(1) 4. 8×10-9C (2) 1.6×10-9C1.6×10-9C 8. 1.5×10-3C –2.5×10-4C –2.5×10-4C。
电荷及其守恒定律
3、比荷
-------------------------------------------------------------------------元电荷只是一个电荷量的单位，没有正负，不是物质， 电子、质子是实实在在的粒子，不是元电荷，虽然其带 电荷量为一个元电荷。 元电荷是自然界中最小的电荷量，电荷量是不能连续 变化的物理量，因为任何带电体的电荷量都是元电荷的 整数倍。 电荷有正、负之分，则电荷量有正、负值之别。
如果把金属体接地，那么电 子会从大地“跑”到金属体 上而中和掉金属体一端的正 电荷，从而使金属体带上负 电荷。如图：
再移开玻璃棒，金属体带上 了负电荷。
所以，感应起电的实质是在带电体上电荷的作用下，导体 上的正负电荷发生了分离，使电荷从导体的一部分转移到 了另一部分。 ----------------------------------------------------------------------------
在一定的条件下，电荷是可以产生或堙没的，但电荷 的代数和不变，如一对正、负电子的堙没，转化为一对 光子；一个中子衰变成一个质子和一个电子，这两种情 况带电粒子总是成对堙没和产生，两种电荷数目相等， 正负相反，而光子和中子都是中性的，本身不带电，所 以电荷的代数和不变。因此电荷守恒定律也可叙述为： 一个与外界没有电荷变换的系统，电荷的代数和总是保 持不变。 电荷守恒是自然界重要的基本规律之一。 --------------------------------------------------------------------------
4、静电感应 感应起电
1、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，使导体靠近带电梯 的一端带异号电荷，远离带电 体的一端带同号电荷，这种现 象叫静电感应。
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三、电荷守恒定律
电荷既不能创造，也不能消灭，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，在转移过程中，电荷的总 量保持不变。
物理学的基本定律之一 。它指出，对于一个孤
立系统，不论发生什么变化 ，其中所有电荷的
代数和永远保持不变。电荷守恒定律表明，如
果某一区域中的电荷增加或减少了，那么必定
（2）什么是元止,科学实验发现的最小电荷量就是电子所 带的电量.质子.正电子所带的电量与它相同,但符号 相反.人们把这个最小的电荷量叫做元电荷.
一个电子所带电量为元电荷
.
8
元电荷
元电荷的数值最早是由美国科学家密立根用实验
测得到的．尽管质子、电子的电荷量的数值皆
得到电子：带负电 失去电子：带正电
(2)特点：两物体带等量异种电荷
.
14
起电的原因
原子的核式结构 原子是电中性的
摩擦起电的原因： 束缚电子本领弱的物体带失去电 子带正电， 束缚电子本领强的物体得到电子 带等量的负电
丝绸 - 玻璃 + 毛皮 + 橡胶 -
思考：玻璃无论与什么 物质摩擦都带正电吗? 玻璃棒与毛皮摩擦后带负电
电荷、电量、带电体三个词往往不加区分地使 用，其中电荷一词用得最广． 在某些情况下，电荷实际指带电体本身．
（2）.电荷量的国际单位是：库仑，符号：C
.
7
探究思考：
（1）电荷量有正负吗？如何比较两个 电荷量？
电荷量的正负不表示电荷量的大小,只代表电荷的性质 比较电荷带电的多少,要比较的是其电荷量的绝对值
②用手指摸甲球。
③手指移开。
④移开乙球。
⑤⑥甲甲球球带不正带B电 电C。 。
下列操作过程和所得结论正确的有（
）
A.①→②→③→④→⑥
B.①→②→④→③→⑥
C.①→②→③→④→⑤
D.①→②→④→③→⑤
.
40
第一章 静电场
1.1电荷及其守恒定律
.
1
学习目标：
1.知道自然界中只存在两种电荷，知道同 种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
2.知道电荷量的概念及其国际单位，知道 元电荷的概念。
3.掌握三种起电方式：摩擦起电、接触起 电、感应起电。
4.理解电荷守恒定律。
.
2
人们对电的认识最初来自摩擦起电现象和自然界 的雷电现象．例如，在公元3世纪，我国晋朝张华的 《博物志》中就有记载：“今人梳头，解着衣，有随梳 解结，有光者，亦有咤声．”这是世界上关于摩擦起电 引起闪光和噼啪之声的较早记载．古人发现，用毛皮摩 擦过的琥珀能够吸引羽毛、头发等轻小物体．随后人们 进一步发现，摩擦后能够吸引轻小物体的现象并不是琥 珀所独有的，像玻璃棒、火漆棒、硬橡胶棒、硫磺块或 水晶块等，用毛皮或丝绸摩擦后也能吸引轻小物体．凡 是物体有了上述吸引轻小物体的性质，我们就说它带了 电．
一、电荷
？自然界中有几种电荷？它们间的相互作
用如何？
1.两种电荷：正电荷、负电荷
用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电;
用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电.
2 .两种电荷间的相互作用
同种电荷相互排斥；
异种电荷相互吸引。
注意：带电体有吸引轻. 小物体的性质
4
？一般情况下物体不带电，不带电的物体
内部是否存在电荷？
.
5
原子的构成
.
28
四、验电器：
选用验电器检验物体是否带电
验电器
金属球 金属杆
金属箔片
验电器外壳的主 要作用是为了避 免气流的影响， 它一般是用玻璃 制作的。
.
30
四、验电器
++ + ++
--
-
-
++ + ++
++
+ ++
思考:是否只有当带电体与导体棒的上端直接接 触时,金属箔片才开始张. 开?解释看到的现象. 31
吸引轻小物体的原因
+
先吸引，接触后排斥
B
.
15
使物体带电的方法：
2、接触起电
接触后 再分开
1Q 1Q
2
2
Q 3Q
接触后 再分开
（1）实质：电子从一个物体转移到另一个物体
.
16
（2）特点：接触后带等量同种电荷
❖电荷中和现象及电荷均分原理：
❖ （1）带等量异种电荷的物体相互 接触后都不显电性，这种现象叫做 电中和现象。
B、1.60×10-19C的电量叫元电荷．
C、电子带有最小的负电荷，其电
量的绝对值叫元电荷．
D、质子带有最小的正电荷，其电
量的绝对值叫元电.荷．
13
二、使物体带电的方法：
1、摩擦起电
(1)摩擦起电的实质：电子的转移
在摩擦起电的过程中，一些被原子核束缚得不 紧的电子转移到另一个物体上，于是失去电子 的物体带正电，得到电子的物体带负电。
3、元电荷：指电子（或质子）的电荷量e=1.60×10-19C
4、比荷：带电体的电荷量与其质量的比值
二、使物体带电的方式带电方式 (1)摩擦起电： 电子从一个物体转移到另一个物体 (2)接触起电：电荷从一个物体转移到另一个物体 (3)感应起电：电荷从物体的一部分转移到另一部分
三、电荷守恒定律：电荷既不能创造,也不能消灭,它只 能从一个物体转移到另一个物体,或从物体的一部分 转移到另一部分,在转移的过程中，系统的电荷总数 保持不变.
25
电荷守恒定律是大量实验事实的总结， 适用于迄今所知的一切宏观过程和微观过程。 质子和电子是正负电荷的基本单元。在各种 物理过程中，电子和质子总数不变，只是组 合方式或所在位置有所改变，因而电荷守恒 是十分自然的。
值得指出的，近代物理学发现了大量有 关基本粒子互相转化的事实。例如正、负电 子e+、e-对撞湮没 ，产生两个γ光子；在这些 过程中，出现了电荷的消失或产生，但反应 物的总电荷等于生成物的总电荷，电荷仍守 恒。这意味着电荷守恒.具有更深刻的根源。 26
解：元电荷为1.60×10-19C，梳子带10-7C电荷
量，则电子数目
n1.6101-70C -19C6.251011
地球人口66亿=6.6×109，远小于梳子上电子数目，
梳子上电子数目大约是地球. 人口的95倍。
39
6、某人做静电感应实验，有下列步骤及结论：
①把不带电的绝缘导体球甲移近带负电的绝缘导体球乙， 但甲、乙两球不接触。
有等量的电荷进入或离开该区域；如果在一个
物理过程中产生或消失了某种符号的电荷，那
.
27
么必定有等量的异号电荷同时产生或消失。
三、电荷守恒定律
电荷既不能创造，也不能消灭，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，在转移过程中，电荷的总 量保持不变。
因此，电荷守恒定律又可表示为：一个与外 界没有电荷交换的系统，电荷的代数和总是 保持不变的。
❖ （2）两个相同的带电金属导体接触 后，电荷要重新平均分配，这种现 象叫做电荷均分原理。
.
17
使物体带电的方法： 3.感应起电
.
18
.
19
3、感应起电
（1）静电感应：把电荷移近不带电的导体， 可以使导体带电的现象，叫做静电感应．
规律：近端感应异种电荷，
远端感应同种电荷 （2）感应起电：利用静电感应使物体带电，
验电器检验物体带电的原理
被检验物体接触验电器金 属球时，将电荷传到箔片上， 使两个箔片带上同种电荷。同 种电荷会相互排斥，使两个箔 片张开一定角度，从而判断被 检验物体带电。
.
32
验电器的主要作用有： （1）检验导体是否带电。 （2）检验导体所带电性。
.
33
小结：
一、电荷 1.带电体有吸引轻小物体的性质，同斥异吸 2、所有带电体的电量等于电荷量e或电荷量e的整数倍
四、验电器原理
课堂训练
1.有A、B、C三个塑料小球，A和B，B和C，C 和A间都是相互吸引的，如果A带正电，则 ：
A．B、C球均带负电 B．B球带负电，C球带正电 C．B、C球中必有一个带负电，而另一个 不带电 D．B、C球都不带电
答案：C
课堂训练
2、绝缘细线上端固定，下端悬挂一轻质小球 a，a的表面镀有铝膜．在a的近旁有一绝缘
.
21
3、如图所示，导体棒AB靠近带正电的导体Q
放置．用手接触B端，移去手指再移去Q， AB带何种电荷 _负__电__荷_____ ．若手的接触点
改在A端，情况又如何____负__电_荷____ 。
Q
+A
B
.
22
三种带电方式
(1)摩擦起电： 正负电荷的分开和电子的转移
(2)感应起电： 电子从物体的一部分转移到另一部分
C．物体所带电荷量可能很小，甚至
小于e
D．电中和是等量异种电荷完全相互
抵消的现象
.
37
4、将不带电的导体A和带有负电荷 的导体B接触后，在导体A中的质子 数（C ）
A．增加 B．减少 C．不变 D．先增加后减少
.
38
5.不带电的梳子与羊毛衣袖摩擦后带
有10-7C负电荷。这些电荷的电子数目 跟地球人口（66亿）相比，哪个大？ 相差多少倍？
(3)接触起电： 电子从一个物体转移到另一个物体
起电的本质： 无论是哪种起电方式,其本质
都是将正、负电荷分开,使电荷发 生转移，并不是创造电荷。
三、电荷守恒定律
电荷既不能创造，也不能消灭，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，在转移过程中， 电荷的总量保持不变。