电荷及其守恒定律

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从本节开始,同学们开始学习电磁学,电磁学可以说是高中物理最难的部分,因为它比力学抽象,解电磁学题目往往要利用前面学的力学有关知识,题目更加综合。


原子的结构

原子由原子核核外电子组成。(如下图)

原子核:由质子和中子组成,其中质子带正点,中子不带电。

核外电子:核外电子是围绕着原子核高速旋转的带负电的离子。

原子结构示意图

正电荷和负电荷

美国科学家富兰克林发现了摩擦后的玻璃棒和橡皮所带电的区别后,他人为的规定了正电荷和负电荷。

正电荷:被丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷叫做正电荷,用“+”表示。
负电荷:被毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷叫做负电荷,用“-”表示。

正负电荷的性质:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。

三种起电方式

1、摩擦起电:由于与其他物体发生摩擦而使物体带电的方式。(如被丝绸摩擦过的玻璃棒会带正电,被毛皮摩擦过的橡胶棒会带负电,干燥的天气手摩擦头发也会使头发带电)

2、接触起电:由于相互接触而使物体带电的方式。(如一个带电的金属小球跟另一个不带电的金属小球接触后,不带的金属小球会带电)

接触起电的电荷分配原则:

(1)如果是完全相同的两个带同种电荷的金属小球接触,接触后两个小球平分所带电荷量的总和。

(2)如果是完全相同的两个带异种电荷的金属小球,那么接接触后先中和在平分。

3、感应起电:由于物体之间发生感应而使物体带电的方式。(如一个不带电的金属小球靠近带电的金属小球时,不带电的金属小球中的自由电荷受到带电金属小球的作用而重新分布,使之两端带电)

三种起电方式的本质:自由电荷(电子)的转移。

解释:我们知道原子的结构,构成原子的粒子只有电子、中子、质子,因为原子核是非常稳定的,中子和质子是不可能发生转移,而原子的核外电子非常活泼,容易得到或失去电子,所以当物体带负电,本质是物体从外界得到了负电荷(电子);当物体带正电,本质是物体失去了负电荷(电子)。带电离子在得到或失去的过程中,总电荷量是不变的。(金属带电粒子只有电子,化学溶液带电粒子可能还有阴阳离子)

电荷守恒定律:电荷既不会消失,也不会产生,它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,在转移的过程中,电荷的总量保持不变。(或者还可以说: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

1、电荷量:电荷所带电量的多少。用C表示,正电荷电荷量为正,负电荷电荷量为负。

2、元电荷:最小的电荷量叫做元电荷。用e表示,所有带电体的电荷量要么等于e,要么是e的整数倍,这说明了电荷量是不能连续变化的。(电子的电荷量为-e,质子电荷量为e)

3、电荷量e:e最早由美国物理学家密立根利用油滴实验测的。

4、电子的电荷量e与电子的质量之比,叫做电子的比荷。


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