电磁学教案-电荷守恒定律.DOCVIP

PAGE 1－1－PAGE 2 电荷守恒定律 一、电荷 摩擦起电 丝绸摩擦过的玻璃棒，或毛皮摩擦过的硬橡胶棒能吸引羽毛、头发、干草等轻小物体。物体由于摩擦有了吸引轻小物体的性质，它就带了电，有了电荷，这种带电叫摩擦起电。 两种电荷 实验表明，无论用何种方法起电，自然界中只存在两类电荷：正电和负电，且同性电荷相斥、异性电荷相吸引。历史上，富兰克林最早对电荷正负作了规定，沿用至今：丝绸摩擦过的玻璃棒，棒上带电为正；毛皮摩擦过的硬橡胶棒，棒上带电为负。物体摩擦带电种类大体次序为： 毛皮，石英，玻璃，丝绸，木条，金属，胶木，硬橡胶，琥珀，…。排列较前者与后者摩擦，前者带正电、后者带负电。 电荷测量 （1）电量的测量 （金属球） （金属球） （金属箔） 动 静 验电器 静电计 (a) 验电器：张开情况可定性 (b) 静电计：弧度刻尺上读数， 说明电量多少。 可用于测量电位。 图1-1 电量的测量 （2）电荷正负判定 已带某种已知电荷张角变大 已带某种已知电荷 张角变大 张角变小 同性 异性 图1-2 电荷正负的判定 （3）电荷中和 自由的等量异号电荷相遇，它们恰好抵消的现象叫电荷中和。若不能完全抵消则叫部分中和。 二、静电感应 电荷守恒定律 1、静电感应 起电的又一方法：静电感应。如图1-3，其中(a)、(b)中A、B为导体绝缘情况，(c)、(d) 为导体接地情况。静电感应实质上为电荷转移的过程。 (a) (b) (a) (b) (c) (d) A B A B 图1-3 静电感应 2、电荷守恒定律 在一个与外界无电荷交换的封闭系统中，无论进行什么过程，该系统的正负电荷之代数和始终保持不变。 [说明] (1) 电荷守恒是一切宏观、微观过程均遵守的规律。例如：化学反应、放射性衰变、核反应、基本粒子转变等均如此。 (2) 电荷守恒定律可能与电荷的量子属性有关。电子电量大小库仑是电荷的最小单元，密立根油滴实验等发现，物体带电是基本电子电量的整数倍（不连续），电荷具有最小单元的性质称为电荷的量子化。 三、物质的电结构 导体与绝缘体 1、物质组成与原子结构 在宏观电磁现象层面： ，原子核上的质子数、核外电子数的量变会引起物质性质的千差万别。 据原子结构的电子壳层理论：排布律，最高层，次高层为18 。最外层电子数过半容易夺得电子而显负电、少于半数而容易失去电子带正电，此即物质带电的内部依据。 自由电子：金属中原子的价电子脱离核束缚自由运动于晶格点阵中，剩余原子实，此自由电子是金属导电的因素。 2、起电的物理解释 摩擦起电——用原子的玻尔模型说明：摩擦引起核外电子运动速度V变大，克服原子核的束缚而发生转移。 感应起电——导体中自由电子在外电场力作用下从物体的一部分转移至另一部分。 3、物质按导电性能分类 (1) 导体 金属原子核对远核电子（价电子）束缚小而易成为自由电子，在金属内部自由运动—形成电子气。 (2) 绝缘体 许多非金属，原子核对核外电子作用力较大，电子不能自由运 动，几乎无导电本领，如电介质等。 (3) 半导体 导电性介于上述之间，如等。