对电子电荷的应用电学的基础知识——电荷|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

电学的基础知识——电荷

在前面，我们学习了声现象，光现象，透镜及物态变化，它们都是人类对自然界规律性的认识，现在我们来学习电现象，它是人类认识和改造自然界的智慧结晶。

电荷是整个电学的开篇，是我们学习电学的基础。电在人们的生活生产、科学技术等方面应用非常广泛；电灯、电视、电话、电子技术、现代化办公设备都离不开电。今天，我们就从最简单的电现象（摩擦起电）开始学习电学的基础知识———电荷。

一、电荷

在小学自然课里，我们已经学过了一些摩擦起电知识，摩擦起电的现象，在生活中到处可见。我们可以做这样的实验：用丝绸、毛皮在玻璃棒、橡胶棒上摩擦后，把棒靠近碎纸屑、羽毛等轻小物体，我们会看到摩擦过的玻璃棒、橡胶棒能够吸引这些轻小物体；头发摩擦过的塑料尺，塑料笔杆，能吸引碎纸屑。那么，我们说这些摩擦过的物体都带上了“电”，或者说带了“电荷”。带了电的物体叫做带电体。

用摩擦的方法使物体带电，叫做“摩擦起电”，这种现象，我们叫做摩擦起电现象。在生活中，干燥的天气里，用塑料梳子梳头发时，头发会随着梳子飘起来，这就是因为梳子带了电，能吸引头发的缘故。

二、两种电荷及相互作用

我们已经知道了带电现象，知道了被毛皮摩擦过的橡胶棒和被丝绸摩擦过的玻璃棒都带上了电荷，那么它们带的电荷是否相同呢？有没有区别？

实验知：

1、用毛皮摩擦过的两根橡胶棒互相排斥。

2、用丝绸摩擦过的两根玻璃棒互相排斥。

3、用毛皮摩擦过的橡胶棒与用丝绸摩擦过的玻璃棒互相吸引。

大量的事实使人们认识到：自然界只有两种电荷，没有第三种电荷。

人们把用绸子摩擦过的玻璃棒上带的电荷叫做正电荷；把用毛皮摩擦过的橡胶棒上带的电荷叫做负电荷。

同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。

三、验电器的构造及原理

1．验电器的构造如实物：由金属杆、金属球、金属箔构成。

2．验电器的作用：用来检验物体是否带电。

3．验电器工作原理：利用同种电荷互相排斥的原理工作的。

实验室常用验电器来检验物体是否带电。

四、电荷量

1．电荷的多少叫做电荷量，简称电荷。

2．电荷的单位：库仑，简称库，符号是C。

一根摩擦过的玻璃棒或橡胶棒所带电荷，大约只有10-7C；一片雷雨云带的电荷，大约有几十库仑。

五、元电荷

一切物质由分子和原子组成，分子由原子组成，原子由原子核和核外电子构成，核外电子在原子核的引力作用下围着原子核高速转动，原子的这种结构称为核式结构，它同太阳系中各行星绕太阳运转有些相似。分子和原子都是很小的微粒，不但用眼睛看不到，就是一般的显微镜也看不到。如果把原子看作球形的话，那么一般原子的半径只有10-10米大小。1亿个氧原子挨个排列成一行，只有几厘米长。原子核比原子还要小，把原子比作一个直径100m的大球，原子核只相当于一粒绿豆大小。但是，原子核质量比电子大得多，几乎集中了原子的全部质量。

原子核带正电，电子带负电。

电子是最小的带负电的粒子。人们把最小电荷叫做元电荷，常用符号e表示。

e=1.6×10-19C

任何带电体所带电荷都是e的整数倍。

在通常情况下，原子核所带正电荷与核外电子所带的负电荷，在数量上相等，整个原子呈中性，即对外不显带电性。

氢原子的结构最简单，原子核带有一个元电何，核外只有一个电子；氧原子核外带有八个元电何，核外有八个电子。

六、电荷在导体中定向移动

电荷在金属杆中可以定向移动，金属是导电的。

导体：容易导电的物体。

绝缘体：不容易导电的物体。

注意：导体和绝缘体之间并没有绝对的界限，而且在一般情况下不容易导电的物体，当条件改变时可能导电。例如玻璃是相当好的绝缘体，但是如果给玻璃加热，使它达到红灼状态，它就变成导体了。

银、铜、铝、铁、酸溶液、碱溶液、盐水、地表、湿木、锗、硅、汽油、干纸、干布、玻璃、橡胶、陶瓷它们的导电性能递减。

在金属中，部分电子可以脱离原子核的束缚，而在金属内部自由移动，这种电子叫做自由电子。金属导电，靠得就是自由电子。

摩擦起电的原因：

在通常情况下，原子是中性的，由原子组成的物体也呈中性，那么，当两个物体互相摩擦的时候，为什么物体能带电？不同物质的原子核束缚电子的本领不同。两个物体互相摩擦时，哪个物体的原子核束缚电子的本领弱，它的一些电子就会转移到另一个物体上，失去电子的物体因缺少电子而带正电何，得到电子的物体因为有了多余电子而带等量的负电何。

可见，摩擦起电并不是创造了电荷，只是电荷从一个物体转移到另一个物体，使正负电荷分开而已。

第10章第2讲磁场对运动电荷(带电体)的作用

对洛伦兹力的理解和应用 ：基础梳理 ：洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力，其大小与电荷运动方向和磁场方向的夹角有关，方向用左手定则判断，且垂直于磁场和速度决定的平面，洛伦兹力任何情况下都不做功。判断正误 ：带电粒子在磁场中运动时不一定受到洛伦兹力；带电粒子所受洛伦兹力为零，磁感应强度不一定为零；洛伦兹力对运动电荷一定不做功；带电粒子在不同点受到的洛伦兹力大小与磁感应强度大小无关。方法技巧 ：通过比较洛伦兹力和静电力的产生条件、大小、力方向与场方向的关系以及做功情况，来提升对洛伦兹力的理解。例题分析 ：例 1 中，根据右手螺旋定则和左手定则，判断出电子将向右偏转；例 2 中，带正电的小球在磁场中做匀速直线运动，且对桌面的压力一直在增大。洛伦兹力作用下带电体的运动 ：带电体做变速直线运动时，洛伦兹力大小会发生变化，导致与接触面间弹力变化，从而影响带电体的运动状态。例题分析 ：例 3 中，根据物块的初速度和摩擦力与重力的关系，物块的运动情况可能是匀速运动、先加速后匀速或先减速后匀速；例 4 中，小滑块带负电荷，离开斜面时的瞬时速度为 4.8m/s，斜面长度至少为 1.92m。带电粒子在匀强磁场中的运动 ：基础梳理 ：当带电粒子平行于磁场方向运动时，做匀速直线运动；当垂直磁场方向射入时，做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，运动半径、周期、运动时间和动能等都有相应的计算公式。例题分析 ：例 5 中，根据粒子能量减小导致速度减小和半径公式，可判断出粒子从 b 到 a，带正电；例 6 中，α 粒子和质子的运动半径之比为 1∶2，运动周期之比为 2∶1，速度大小之比为 1∶4，受到的洛伦兹力大小之比为 1∶2；例 7 中，通过计算可得粒子在磁场中运动的时间为。