高考物理考点33 电荷性质及其描述 库仑定律.doc

PAGE PAGE 2 考点33 电荷性质及其描述 库仑定律 一、电荷性质及其描述 1．电荷 （1）物体带电 物体有了吸引轻小物体的性质，我们就说它带了电，或有了电荷。 （2）两种电荷 自然界中只存在两种电荷：正电荷和负电荷，由美国科学家富兰克林命名。物体所带电荷的多少叫电荷量。 ①正电荷 用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷叫做正电荷（原子核带正电荷）。 ②负电荷 用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷叫做负电荷（电子带负电荷）。 ③相互作用规律：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。同种电荷放在一起，电荷量可以相互加强，异种电荷放在一起，电荷量会发生中和。 （3）物体带电的本质 ①物质有原子构成，原子由带正电的原子核和带负电的核外电子组成。 ②在物体内部，原子核是相对固定的，内部的质子也不能脱离原子核而移动，而离核较远的核外电子容易受到外界的作用而脱离原子，所以起电过程中转移的都是核外电子。 ③物体由中性原子组成，对外表现为不带电的状态，呈电中性；呈电中性的物体失去电子则带正电，呈电中性的物体得到电子则带负电。物体带电的实质是电子的得失。 2．三种起电方式 （1）摩擦起电 ①当两个物体相互摩擦时，由于不同物质的原子核对核外电子的舒服能力不一样，束缚能力强的物质在摩擦中得到电子带负电，束缚能力若的物质在摩擦中失去电子带正电。如毛皮摩擦硬橡胶棒，硬橡胶棒得到电子带负电；丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒失去电子带正电。 ②本质：摩擦起电时，电荷并没有凭空产生，其本质是电子在相互摩擦的两个物体间发生了转移，所以两个相互摩擦的物体一定是同时带上性质不同的电荷，且电荷量相等。 ③因为摩擦起电时物体所带电荷的性质取决于两种物质的原子核束缚电子的能力的大小，所以同一物体与不同种类的物体摩擦时，可能带上不同种类的电荷。 （2）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，使导体靠近带电体的一端带异号电荷，远离带电体的一端带同号电荷，这种现象叫作静电感应。 ②利用静电感应使金属导体带电的过程叫作感应起电。 ③本质：导体中的自由电荷在带电体作用下在导体内部发生转移。 （3）接触起电 ①定义：一个物体带电时，所带电荷之间会相互排斥，如果接触另一个导体，电荷会转移到这个导体上，使这个导体也带电，这种起电方式成为接触起电。 ②本质：电子的得失，即电子从一个物体转移到另一个物体上。 ③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，大多数靠实验才能确定，但有一种情况能确定电荷量分配，即完全相同的导体球相互接触后电荷量平分。 例如，让带电荷量分别为Q1、Q2的两个完全相同的金属球接触，若两球接触前带同号电荷，则接触后每个小球所带的电荷量均为总电荷量的一半，即（计算时Q1、Q2均带正号或均带负号），电性与两球原来所带电荷的电性相同；若两球接触前带异号电荷，则接触后先中和，再将剩余的电荷量平均分配，即（计算时Q1、Q2一正一负），且与接触前带电荷量大的球的电性相同。 3．电荷守恒定律 （1）两种表述 ①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，或从一个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。这个结论叫做电荷守恒定律。 ②一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变。 （2）说明 ①这个由实验总结出来的规律是自然界最重要的基本规律之一，它既适用于静止电荷，也适用于流动电荷；不仅在宏观领域中成立，而且在微观领域中同样成立。 ②电荷守恒定律和能量守恒定律一样，都是自然界中最基本的守恒定律，任何带电现象都不能违背电荷守恒定律。 ③无论哪一种起电过程都没有创生电荷，也没有消灭电荷，其本质都是电荷发生了转移，也就是说起电过程是物体所带电荷的重新分配。 ④正、负电子对湮灭与电荷守恒定律不矛盾。近代物理实验发现，由一个高能光子可以产生一个正电子和一个负电子，一对正、负电子可以同时湮灭，转化为光子。因为这种情况下带电粒子总是成对湮灭好产生的，两种电荷数目相等、正负相反，而光子或中子都是中性的，本身不带电，所以电荷的代数和不变。即正、负电子对的产生和湮灭与电荷守恒定律并不矛盾。 4．元电荷 （1）电荷量 ①定义：物体带电的多少叫做电荷量，常用符号Q或q表示。 ②单位：在国际单位制中，电荷量的单位是库仑，简称为库，用符号C表示。通常正电荷量用正数表示，负电荷量用负数表示。 （2）元电荷 科学实验发现的最小电荷量就是电子所带的电荷量，质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，用e表示。我们在计算中可取e=1.60×10–19 C。 实验还指出，所有带电体的电荷量或者等于e，或者是e的整数倍。也就是说，电荷量时不能连续变化的物理量。 （3）比荷 带电体所