人类从很早就认识了摩擦起电的现象,例如公元1世纪,我国学者王充在《论衡》一书中就写下了“顿牟掇芥”一语,指的是用玳琩的壳吸引轻小物体。
后来人们认识到摩擦后的物体所带的电荷有两种:用丝绸摩擦过的玻璃棒的所带的电荷是一种,用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷是另一种。同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
一、电荷:
1、把用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称为正电荷.②把用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷称为负电荷.
2、电荷量:C
“做一做”验电器与静电计
为了判断物体是否带电以及所带电荷的种类和多少,从18世纪起,人们经常使用一种叫验电器的简单装置:玻璃瓶内有两片金属箔,用金属丝挂在一条导体棒的下端,棒的上端通过瓶塞从瓶口伸出(图甲)。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(图乙)
问: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?
1、摩擦起电
摩擦起电的原因:不同物质的原子核束缚电子的能力不同.特别是离核较远的电子受到的束缚较小。当两个物体互相摩擦时,一些束缚得不紧的电子往往从一个物体转移到另一个物体。实质:电子的转移.结果:两个相互摩擦的物体带上了等量异种电荷.得到电子:带负电;失去电子:带正电问:摩擦起电有没有创造了电荷?
生:没有,摩擦起电是带电粒子(如电子)从一个物体转移到另一个物体。师:很多物质都会由于摩擦而带电,是否还存在其它的使物体起电的方式?在学习新的起电方式之前,我们先来学习金属导体模型。
金属导体模型也是一个物理模型P3(动画演示)
自由电子:脱离原子核的束缚而在金属中自由活动。
带正电的离子:失去电子的原子,都在自己的平衡位置上振动而不移动。
2、感应起电
演示取一对用绝缘柱支持的导体A和B,使它们
彼此接触。起初它们不带电,帖在下部的金属箔是闭合的。
①把带正电荷的球C移近彼此接触的异体A,B(参见课本图1.1-1).金属箔有什么变化?
实验现象: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.提出静电感应概念:
(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。
规律:近端感应异种电荷,远端感应同种电荷
(2)利用静电感应使物体带电,叫做感应起电.
(3)提出问题:静电感应的原因?
带领学生分析物质的微观分子结构,分析起电的本质原因:把带电的球C移近金属导体A和B时,由于同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,使导体靠近带电体的一端带异号电荷,远离带电体的一端带同号电荷。如上面的这个演示实验中,导体A和B带上了等量的异种电荷.
①演示
②如果先把C移走,金属箔又有什么变化?实验现象:A和B上的金属箔就会闭合.
③如果先把A和B分开,然后移开C,金属箔又有什么变化?
实验现象:可以看到金属箔仍张开,表明A和B仍带有电荷;
④如果再让A和B接触,金属箔又有什么变化?
实验现象:金属箔就会闭合,表明他们就不再带电.这说明A和B分开后所带的是异种等量的电荷,重新接触后等量异种电荷发生中和.
问:感应起电有没有创造了电荷?
生:没有。感应起电而是使物体中的正负电荷分开,是电荷从物体的一部分转移到另一部分。感应起电也不是创造了电荷。
师: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.
得出电荷守恒定律.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.
师:电荷守恒定律是物理学中重要的基本定律之一。四、元电荷
师:迄今为止,科学家实验发现的最小电荷量就是电子所带的电荷量。质子、正电子所带的电荷量与它相同,但符号相反。人们把这个最小的电荷量叫做元电荷。元电荷:电子所带的电荷量,用e表示。e=1.60×10-19C注意:迄今为止,发现所有带电体的电荷量或者等于e,或者等于e的整数倍。就是说,电荷量是不能连续变化的物理量。
(三)小结
二、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。
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。
三、几个基本概念
电荷量──电荷的多少叫做电荷量。符号:Q或q单位:库仑符号:C。
元电荷──电子所带的电荷量,用e表示,e=1.60×10C。
注意:所有带电体的电荷量或者等于e,或者等于e的整数倍。电荷量是不能连续变化的物理量。最早由美国物理学家密立根测得
比荷──电荷的电荷量q与其质量m的比值q/m,符号:C/㎏。
静电感应和感应起电──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号电荷,远离一端带同号电荷。这种现象叫做静电感应。利用静电感应使金属导体带电的过程叫做感应起电。