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1、高二物理静电场 本讲稿第一页，共三十七页1了解了解电电荷及静荷及静电现电现象的象的产产生生2了解元了解元电电荷的含荷的含义义，知道，知道电电荷量不能荷量不能连续变连续变化化3掌握掌握电电荷守恒定律并能解答相荷守恒定律并能解答相应问题应问题.本讲稿第二页，共三十七页(1)电电性性自自然然界界中中只只有有 电电荷荷用用丝丝绸绸摩摩擦擦过过的的玻玻璃璃棒棒带带 ，用毛皮摩擦，用毛皮摩擦过过的橡胶棒的橡胶棒带带 (2)作用作用同种同种电电荷相互荷相互 ，异种，异种电电荷相互荷相互 正负两种正负两种正电正电负电负电排斥排斥吸引吸引本讲稿第三页，共三十七页(1)接触起接触起电电定定义义：一一个个物物体体带
2、带电电时时，电电荷荷之之间间会会相相互互排排斥斥，如如果果接接触触另另一一个个导导体体，电电荷荷会会 到到这这个个导导体体上上，使使这这个个导导体体也也带带电电，这这种种带电带电方式称方式称为为接触起接触起电电本本质质：接触起：接触起电电的本的本质质是是电电荷的荷的 (2)摩擦起摩擦起电电：通：通过过摩擦使物体摩擦使物体带电带电的的现现象象摩擦起摩擦起电过电过程程两两个个物物体体互互相相摩摩擦擦时时，一一些些束束缚缚得得不不紧紧的的电电子子往往往往从从一一个个物物体体转转移移到到另另一一个个物物体体，于于是是原原来来呈呈电电中中性性的的物物体体由由于于得得到到电电子子而而带负电带负电，失去，失
3、去电电子的物体子的物体则带则带正正电电转移转移转移转移本讲稿第四页，共三十七页摩擦起摩擦起电电的本的本质质摩摩擦擦起起电电时时，电电荷荷并并没没有有凭凭空空产产生生，其其本本质质是是发发生生了了电电子子的的 ，所所以以两两个个相相互互摩摩擦擦的的物物体体一一定定是是同同时时带带上上性性质质不不同同的的电电荷，且荷，且电电荷量相等荷量相等(3)感感应应起起电电静静电电感感应应：当当一一个个带带电电体体靠靠近近导导体体时时，由由于于电电荷荷间间相相互互吸吸引引或或排排斥斥，导导体体中中的的自自由由电电荷荷便便会会趋趋向向或或 带带电电体体，使使导导体体靠靠近近带带电电体体的的一一端端带带 电电荷荷
4、，远远离离带带电电体体的的一一端端带带 电电荷的荷的现现象象感感应应起起电电：利用：利用使金属使金属导导体体带电带电的的过过程程转移转移远离远离异号异号同号同号静静电电感感应应本讲稿第五页，共三十七页电电荷荷既既不不会会 ，也也不不会会 ，它它只只能能从从一一个个物物体体转转移移到到另另一一个个物物体体，或或者者从从物物体体的的一一部部分分转转移移到到另另一一部部分分，在在转转移移过过程中，程中，电电荷的荷的 保持不保持不变变这这个个结论结论叫做叫做电电荷守恒定律荷守恒定律一一个个与与外外界界没没有有电电荷荷交交换换的的系系统统，电电荷荷的的 保保持持不不变变创生创生消灭消灭代数和代数和总量总
5、量本讲稿第六页，共三十七页三、元电荷三、元电荷1电荷量：电荷量：叫叫做做电电荷荷量量，在在国国际际单单位位制制中中它它的的单单位位是是 ，简称库用符号，简称库用符号C表示表示2元电荷：元电荷：、所所带带的的电电荷荷量量是是科科学学实实验验发发现的最小电荷量，这个最小的电荷量叫做元电荷现的最小电荷量，这个最小的电荷量叫做元电荷3元电荷的值：元电荷的值：e .4比比荷荷：电电子子的的 与与其其 之之比比，叫叫做做电电子子的比荷的比荷电电荷的多少荷的多少库仑库仑质子质子正电子正电子1.601019_C电荷量电荷量e质质量量me本讲稿第七页，共三十七页温温馨馨提提示示原原子子核核中中的的质质子子不不能
6、能脱脱离离原原子子核核而而移移动动，即即相相互互摩摩擦擦的的两两个个物物体体中中转转移移的的不不可可能能是是正正电电荷荷转转移移的的只只能能是是负负电电荷荷即即电电子子物物体体失失去去了了电电子子一一定定带带正正电电，得得到到了了电电子子一一定定带带负负电电本讲稿第八页，共三十七页摩擦起电感应起电接触起电产生两种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时现象两绝缘体带上等量异种电荷导体两端出现等量异种电荷导体带上与带电导体相同的电荷本讲稿第九页，共三十七页原因不同物质对电子的束缚能力不同，导致相互摩擦时出现电子的得失束缚能力强的得电子，带负电；束缚能力弱的失电子，带正电导体中的自由电
7、荷(电子)在电荷的相互作用下发生转移，使电荷重新分布，结果使靠近带电体一端所带的电荷电性与带电体相反；远离带电体一端与带电体所带电荷电性相同，即“近异远同”在电荷的相互作用下，电子从一个物体转移到另一个物体上实质电荷在物体之间或物体内部的转移本讲稿第十页，共三十七页(1)分分析析摩摩擦擦起起电电问问题题时时应应明明确确原原子子核核中中的的质质子子不不能能脱脱离离原原子子核核而而移移动动，即即相相互互摩摩擦擦的的两两个个物物体体中中转转移移的的不不可可能能是是正正电电荷荷，转转移移的的只只能能是是负负电电荷荷即即电电子子带带正正电电荷荷的的物物体体一一定定失失去去了了电电子子，带负电带负电的物体
8、一定的物体一定获获得了得了电电子子(2)接触起接触起电过电过程中程中电电子子转转移的移的规规律律带带正正电电的的物物体体与与带带负负电电的的物物体体接接触触，电电子子由由带带负负电电的的物物体体转转移到移到带带正正电电的物体上的物体上带带正正电电的的物物体体与与不不带带电电的的中中性性物物体体接接触触，电电子子由由中中性性物物体体转转移到移到带带正正电电的物体上的物体上带带负负电电的的物物体体与与不不带带电电的的中中性性物物体体接接触触，电电子子由由带带负负电电的的物体物体转转移到中性物体上移到中性物体上本讲稿第十一页，共三十七页(3)感感应应起起电电判断方法判断方法带带电电体体靠靠近近导导体
9、体时时，靠靠近近带带电电体体的的近近端端带带异异种种电电荷荷，远远离离带电带电体的体的远远端端带带同种同种电电荷荷凡凡遇遇到到接接地地问问题题时时，该该导导体体与与地地球球组组成成一一个个导导体体，则则该该导导体体为为近端物体，近端物体，带带异种异种电电荷，地球荷，地球为远为远端，端，带带同种同种电电荷荷本讲稿第十二页，共三十七页(1)判判断断物物体体是是否否带带电电及及所所带带电电荷荷种种类类的的简简单单仪仪器器，它它的的构构造造为为玻玻璃璃瓶瓶内内有有两两片片金金属属箔箔，用用金金属属丝丝挂挂在在一一根根导导体体棒棒的的下下端端；棒棒的的上上端端通通过过瓶瓶塞塞从从瓶瓶口口伸伸出出(如如图
10、图1-1-1甲甲所所示示)，带带电电体体接接触触导导体体棒棒的的上上端端时时，金金属属箔箔张张开开，如如果果带带电电体体所所带带电电荷荷量量为为零零，金金属属箔箔不不张张开开如如果果把把玻玻璃璃瓶瓶换换成成金金属属外外壳壳，金金属属箔箔换换成成指指针针，这这样样的的验电验电器又叫静器又叫静电计电计，如，如图图1-1-1乙所示乙所示本讲稿第十三页，共三十七页(2)当当带带电电的的物物体体与与验验电电器器接接触触时时，有有一一部部分分电电荷荷转转移移到到验验电电器器上上，与与金金属属球球相相连连的的两两个个金金属属箔箔片片带带上上同同种种电电荷荷，因因相相互互排排斥斥而而张张开开，物物体体所所带带
11、电电荷荷量量越越多多，电电荷荷转转移移的的越越多多，斥斥力力越越大大，张张开的角度也越大开的角度也越大(3)当当带带电电体体靠靠近近导导体体棒棒的的上上端端时时，金金属属箔箔片片便便可可张张开开因因为为带带电电体体会会使使导导体体棒棒的的上上端端感感应应出出异异种种电电荷荷，而而金金属属箔箔片片上上会会感感应应出同种出同种电电荷荷(感感应应起起电电)，在斥力作用下箔片，在斥力作用下箔片张张开开本讲稿第十四页，共三十七页二、电荷守恒定律的理解和应用二、电荷守恒定律的理解和应用1“中性中性”、“中和中和”的本质的本质电电中中性性的的物物体体是是有有电电荷荷存存在在的的，只只是是电电荷荷量量的的代代
12、数数和和为为0，对对外外不不显显电电性性；电电荷荷的的中中和和是是指指电电荷荷的的种种类类、数数量量达达到到异异号号、等等量量时时，物体达到，物体达到电电中性的中性的过过程程2“总量总量”含义：含义：指指电电荷量的代数和荷量的代数和3起电过程中电荷的变化起电过程中电荷的变化不不论论哪哪一一种种起起电电过过程程都都没没有有创创造造电电荷荷，也也没没有有消消灭灭电电荷荷本本质质都都是是电电荷荷发发生生了了转转移移，也也就就是是说说起起电电过过程程是是物物体体所所带带电电荷荷的的重新分配重新分配本讲稿第十五页，共三十七页4应用电荷守恒定律分析接触带电现象中电荷量的分配应用电荷守恒定律分析接触带电现象
13、中电荷量的分配(1)导导体体接接触触带带电电时时电电荷荷量量的的分分配配与与导导体体的的形形状状、大大小小有有关关完完全全相相同同的的金金属属球球接接触触时时，电电荷荷量量平平均均分分配配；形形状状、大大小小不不同同的的导导体体接接触触时时电电荷荷量量不不能能平平均均分分配配无无论论哪哪种种情情况况，接接触触前前后后电电荷荷总总量不量不变变(2)完全相同的金属球接触完全相同的金属球接触带电时电带电时电荷量的分配情况荷量的分配情况本讲稿第十六页，共三十七页若若两两球球带带异异种种电电荷荷，接接触触后后先先中中和和等等量量的的异异种种电电荷荷，剩剩余余电电荷荷量量平平均均分分配配，电电性性与与接接
14、触触前前带带电电荷荷量量大大的的金金属属球球的的电电性性相相同同.本讲稿第十七页，共三十七页【典典例例1】绝绝缘缘细细线线上上端端固固定定，下下端端挂挂一一轻轻质质小小球球a，a的的表表面面镀镀有有铝铝膜膜；在在a的的旁旁边边有有一一绝绝缘缘金金属属球球b，开开始始时时a、b都都不不带带电电，如，如图图112所示，所示，现现使使b带电带电，则则()Ab将吸引将吸引a，吸住后不放开，吸住后不放开Bb先吸引先吸引a，接触后又把，接触后又把a排斥开排斥开Ca、b之之间间不不发发生相互作用生相互作用Db立即把立即把a排斥开排斥开本讲稿第十八页，共三十七页解解析析b球球带带电电后后，使使a产产生生静静电
15、电感感应应，感感应应的的结结果果是是a靠靠近近b的的一一侧侧出出现现与与b异异种种的的感感应应电电荷荷，远远离离b的的一一侧侧出出现现与与b同同种种的的感感应应电电荷荷虽虽然然a上上的的感感应应电电荷荷等等量量异异号号，但但因因为为异异种种电电荷荷离离b更更近近，所所以以b对对a的的电电场场力力为为引引力力当当b吸吸引引a使使两两者者接接触触后后，由由于于接接触触带带电电，b、a又又带带上上同同种种电电荷荷，有有斥斥力力作作用用，因因而而又又把把a排排斥斥开开，所以所以B项正确项正确答案答案B借借题题发发挥挥(1)静静电电感感应应中中，中中性性导导体体在在两两侧侧同同时时感感应应等等量量异种电
16、荷感应的过程，就是导体内电荷重新分布的过程异种电荷感应的过程，就是导体内电荷重新分布的过程(2)电荷间的相互作用力与电荷间的距离及电荷量有关电荷间的相互作用力与电荷间的距离及电荷量有关本讲稿第十九页，共三十七页【变变式式1】给给你你两两个个带带绝绝缘缘支支架架的的相相同同金金属属小小球球A、B，一一块丝绸块丝绸，一根玻璃棒你能使，一根玻璃棒你能使这这两个小球两个小球带带等量异种等量异种电电荷荷吗吗？解解析析如如图图所所示示，将将两两个个金金属属球球相相互互接接触触，再再用用丝丝绸绸摩摩擦擦玻玻璃璃棒棒使使之之带带上上正正电电荷荷，然然后后将将玻玻璃璃棒棒靠靠近近金金属属球球B的的一一侧侧，由由
17、于于静静电电感感应应，A球球左左侧侧带带正正电电，B球球右右侧侧带带负负电电，最最后后，保保持持玻玻璃璃棒棒不不动动，再再用用绝绝缘缘工工具具把把两两金金属属球球分分开开，这这样样两两金金属属球球便便带带上上了等量异种电荷了等量异种电荷答案答案见见解析解析本讲稿第二十页，共三十七页【典典例例2】半半径径相相同同的的两两金金属属小小球球A、B带带有有相相同同的的电电荷荷量量，相相隔隔一一定定的的距距离离，今今让让第第三三个个半半径径相相同同的的不不带带电电金金属属小小球球C，先先后与后与A、B接触后移开接触后移开(1)若若A、B两两球球带带同同种种电电荷荷，接接触触后后两两球球的的电电荷荷量量大
18、大小小之之比比为为多大？多大？(2)若若A、B两两球球带带异异种种电电荷荷，接接触触后后两两球球的的电电荷荷量量大大小小之之比比为为多大？多大？本讲稿第二十一页，共三十七页本讲稿第二十二页，共三十七页答案答案(1)2 3(2)2 1借借题题发发挥挥(1)相相同同的的金金属属球球带带同同种种电电荷荷时时，接接触触时时总总电电荷荷量量平平分分(2)相相同同的的金金属属球球带带异异种种电电荷荷时时，接接触触时时电电荷荷中中和和后后将将剩余电荷平分剩余电荷平分本讲稿第二十三页，共三十七页【变式变式2】原来甲、乙、丙三物体都不带电，今使甲、乙原来甲、乙、丙三物体都不带电，今使甲、乙两物体相互摩擦后，乙物
19、体再与丙物体接触，最后，得知甲物体两物体相互摩擦后，乙物体再与丙物体接触，最后，得知甲物体带正电带正电1.61015 C，丙物体带电荷量的大小为，丙物体带电荷量的大小为81016 C则对则对于最后乙、丙两物体的带电情况下列说法中正确的是于最后乙、丙两物体的带电情况下列说法中正确的是()A乙物体一定带有负电荷乙物体一定带有负电荷2.41015 CB乙物体可能带有负电荷乙物体可能带有负电荷2.41015 CC丙物体一定带有正电荷丙物体一定带有正电荷81016 CD丙物体一定带有负电荷丙物体一定带有负电荷81016 C解解析析甲甲、乙乙相相互互摩摩擦擦后后，甲甲、乙乙带带等等量量异异种种电电荷荷，由
20、由于于甲甲物物体体带带正正电电1.61015 C，则则乙乙必必带带负负电电1.61015 C；乙乙与与丙丙物物体体接接触触后后，电电荷荷平平分分，故故乙乙、丙丙两两物物体体各各带带负负电电荷荷81016 C故选项故选项D正确正确答案答案D本讲稿第二十四页，共三十七页【典典例例3】如如图图1-1-3所所示示的的是是一一个个带带正正电电的的验验电电器器，当当一一个个金金属属球球A靠靠近近验验电电器器上上的的金金属属小小球球B时时，验验电电器器中中金金属属箔箔片片的的张张角减小，角减小，则则()A金属球金属球A可能不可能不带电带电B金属球金属球A一定一定带带正正电电C金属球金属球A可能可能带带正正电
21、电D金属球金属球A一定一定带负电带负电本讲稿第二十五页，共三十七页本讲稿第二十六页，共三十七页本讲稿第二十七页，共三十七页答案答案A借借题题发发挥挥验验电电器器中中金金属属球球、金金属属杆杆和和金金箔箔为为一一个个整整体体验验电电器器带带电电后后，金金箔箔上上也也会会带带电电，两两金金箔箔相相互互排排斥斥而而张张开开角角度度，张角的大小取决于两金箔带电量的大小张角的大小取决于两金箔带电量的大小本讲稿第二十八页，共三十七页【变变式式3】使使带带电电的的金金属属球球靠靠近近不不带带电电的的验验电电器器，验验电电器器的的箔箔片片张张开开下下图图中中各各图图表表示示验验电电器器上上感感应应电电荷荷的的
22、分分布布情情况况，正正确的是确的是()解解析析把把带带电电金金属属球球移移近近不不带带电电的的验验电电器器，若若金金属属球球带带正正电电荷荷，则则将将导导体体上上的的自自由由电电子子吸吸引引上上来来，这这样样验验电电器器的的上上部部将将带带负负电电荷荷，箔箔片片带带正正电电荷荷；若若金金属属球球带带负负电电荷荷，则则将将导导体体上上的的自自由由电电子子排排斥斥到到最最远远端端，这这样样验验电电器器的的上上部部将将带带正正电电荷荷，箔箔片片带带负负电电荷选项荷选项B正确正确答案答案B 本讲稿第二十九页，共三十七页本讲稿第三十页，共三十七页C先先把把C移移走走，再再把把A、B分分开开，A、B上上的
23、的金金属属箔箔片片仍仍张张开开D先先把把A、B分分开开，再再把把C移移走走，然然后后重重新新让让A、B接接触触，A上的金属箔片上的金属箔片张张开，而开，而B上的金属箔片上的金属箔片闭闭合合本讲稿第三十一页，共三十七页解解析析虽虽然然A、B起起初初都都不不带带电电，但但带带正正电电的的导导体体C对对A、B内内的的电电荷荷有有力力的的作作用用，使使A、B中中的的自自由由电电子子向向左左移移动动，使使得得A端端积积累累了了负负电电荷荷，B端端带带正正电电荷荷，其其下下部部贴贴有有的的金金属属箔箔片片分分别别带带上上了了与与A、B同同种种的的电电荷荷，所所以以金金属属箔箔片片都都张张开开，A错错误误C
24、只只要要一一直直在在A、B附附近近，先先把把A、B分分开开，A、B上上的的电电荷荷因因受受C的的作作用用力力不不可可能能中中和和，因因而而A、B仍仍带带等等量量异异种种的的感感应应电电荷荷，此此时时即即使使再再移移走走C，A、B所所带带电电荷荷量量也也不不能能变变，金金属属箔箔片片仍仍张张开开，B正正确确但但如如果果先先移移走走C，A、B上上的的感感应应电电荷荷会会马马上上中中和和，不不再再带带电电，所所以以箔箔片片都都不不会会张张开开，C错错先先把把A、B分分开开，再再移移走走C，A、B仍仍然然带带电电，但但重重新新让让A、B接接触触后后，A、B上上的的感感应应电电荷荷会会完完全全中中和，箔
25、片都不会张开，和，箔片都不会张开，D错故选错故选B.答案答案B本讲稿第三十二页，共三十七页本讲稿第三十三页，共三十七页答案答案电子由电子由B球转移到了球转移到了A球，转移了球，转移了3.01010个电子个电子本讲稿第三十四页，共三十七页3.如如图图1-1-5所所示示，用用起起电电机机使使金金属属球球A带带上上正正电电荷荷，靠靠近近验验电电器器B，则则()A验验电电器器金金箔箔不不张张开开，因因为为球球A没没有和球有和球B接触接触B验验电电器器金金箔箔张张开开，因因为为整整个个验验电电器都感器都感应应出了正出了正电电荷荷C验验电电器器金金箔箔张张开开，因因为为整整个个验验电电器都感器都感应应出了出了负电负电荷荷D验验电电器器金金箔箔张张开开，因因为为验验电电器器的下部箔片感的下部箔片感应应出了正出了正电电荷荷本讲稿第三十五页，共三十七页解解析析相相对对于于金金属属球球来来讲讲，金金属属箔箔片片是是距距离离带带电电体体A较较远远的的一一端端，根根据据静静电电感感应应规规律律可可知知，验验电电器器的的两两金金属属箔箔片片都都带带上上了了正电荷，而同种电荷相斥，所以金属箔片张开，即正电荷，而同种电荷相斥，所以金属箔片张开，即D正确正确答案答案D 本讲稿第三十六页，共三十七页见见WordWord版活页训练版活页训练本讲稿第三十七页，共三十七页