高三物理电荷及其守恒定律

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1、电荷及其守恒定律新课标高中物理选修3－1第一章静电场电荷亦称电，是实物的一种属性．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．当

2、时因认识水平有限，人们还并不明了电的本质，认为电是依附在物体上的，因而把它称为电荷，并把电荷的携带者称为带电体．习惯上也常常把带电的微粒叫电荷．例如运动电荷、自由电荷等，这种名称一直沿用到现在．实验证明，自然界中只存在两种性质的电荷，而且同种电荷互相排斥；异种电荷互相吸引．为了区别两种电荷，历史上由美国富兰克林首先提出：把用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷叫负电荷，而把绸子摩擦过的玻璃棒所带的电荷叫正电荷．这种规定完全是人为的，并具有相对性，但国际上一直沿用到今天．一、电荷电荷是一种物质属性自然界中有两种电荷：正电荷和负电荷电荷性质：同种电荷相互排斥，异种

3、电荷相互吸引。+_现代科学早已把物质结构的秘密揭开：物质都是由分子组成．而分子由原子组成，原子是由一个带正电的原子核和一定数目的绕核运动的带负电的电子组成．原子核所带正电量的总数与核外所有电子的负电量总数是相等的，且正电荷、负电荷分布的中心（常称电荷中心）重合．因而，在通常情况下，整个原子呈电中性（所谓不带电）．当原子因某种原因（如摩擦、受热、化学变化等），而失去一个或几个电子时，原子就显为“带正电”，获得额外电子时，就显为“带负电”．所以，实质上物体的带电过程就是电子的得失过程．比如用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的正电荷，实质上就是由于两者摩擦，组成玻璃棒的

4、原子上的若干电子转移到丝绸上，使玻璃棒失去电子带正电，而丝绸得到电子带负电．把带正电荷的C球移近彼此接触的导体A和B，可以看到A、B上的金属箔片都张开，这表明A、B都带上了电荷．如果先把C移走，A和B上的金属箔片就会闭合．如果先把A和B分开，再移走C，可以看到A、B上的金属箔片仍张开，接着让A和B接触，它们的金属箔片都闭合，这证明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。使物体带电的方法：1、摩擦起电2、感应起电感应起电.swf（2）感应起电：利用静电感应使物体带电，叫做感应起电．摩擦起电.swf（1）静电感应：把电荷移近不带电

5、的导体，可以使导体带电的现象，叫做静电感应．（3）静电感应的原因：把带电球C移近金属导体A和B时，导体上的自由电子被吸引过来，因此导体A和B带上了等量的异种电荷．感应起电没有创造电荷，而是使物体中的正负电荷分开，将电荷从物体的一部分转移到另一部分．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？解释下面将要看到的现象。验电器1.swf验电器2.swf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，在转移过程中，电荷的总量保持不变。电荷守恒定律是大量实验事实的总结，适用于迄今所知的

6、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。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

7、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，那么必定有等量的异号电荷同时产生或消失。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。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为，但它们不叫元电荷，它们电荷量的绝对值才叫元电荷．比较电荷带电的多少，要比较的是其电荷量的绝对值，绝对值大的带电多．尽管电荷量有正负值（正号一般省略），要知道这里的“＋”、“－”号代表电荷的性质（种类），与数学中的正负号的含义不同．一般，正电荷的电量用正值表示，负电荷的电

8、量用负值表示．三、元电荷电荷是实物的一种属性．电荷的多少叫电荷量．电荷量是指物体