1 电荷及其守恒定律
1.知道自然界存在两种电荷，并且只存在两种电荷。
2.通过摩擦起电和感应起电的实验过程，了解使物体带电的方法。
3.理解电荷守恒定律。
4.知道电荷量的概念及其国际单位。
5.关注存在元电荷的事实，知道元电荷的概念，知道电荷量不能
连续变化。
重点：1.电荷的基本性质。
2.电荷守恒定律。
难点：利用电荷守恒定律分析、解决摩擦起电和感应起电的
相关问题。
一、电荷
1.电荷
自然界中只有_____电荷：___电荷和___电荷。同种电荷相互
_____,异种电荷相互_____。
2.起电方式
(1)摩擦起电:摩擦致使物体之间发生电子_____而带电的方法。
(2)感应起电:利用_________使金属导体带电的过程。
(3)接触带电:一个不带电的导体与一个带电的导体接触后分开,
使不带电的导体_________的方法。
两种
正
负
排斥
吸引
得失
静电感应
带上电荷
二、电荷守恒定律、元电荷
1.电荷守恒定律
电荷既不会_____，也不会_____，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；在转移过程
中，电荷的总量_________。这个结论叫做电荷守恒定律。
2.电荷守恒定律现在的表述
一个与外界没有_________的系统，电荷的代数和_________。
创生
消灭
保持不变
电荷交换
保持不变
3.元电荷
(1)电荷量:电荷的多少叫做_______，在国际单位制中，电荷量
的单位是_____，符号是C。
(2)元电荷:最小的电荷量叫做元电荷，所有带电体的电荷量都是
元电荷的整数倍，电荷量是不能_________的物理量。
电荷量
库仑
连续变化
【判一判】
(1)两个物体摩擦时，表面粗糙的易失去电子。( )
(2)一个带电体的电荷量是元电荷的25.5倍。( )
(3)元电荷没有正负之分。( )
(4)能发生感应起电的是导体而非绝缘体。( )
提示：(1)两物体摩擦时得失电子的难易程度取决于原子对电子的束缚力大小，与表面的粗糙程度无关，故(1)错误。
(2)带电体所带电荷量均为元电荷的整数倍，故(2)错误。
(3)元电荷不是带电体，没有电性之说，故(3)正确。
(4)感应起电的实质是在带电体的电荷的作用下，导体中的正负电荷发生了分离，使电荷从导体的一部分转移到了另一部分，只有导体中的电子才能自由移动，绝缘体中无自由移动的电荷。所以,导体能发生感应起电，而绝缘体不能，故(4)正确。
三种起电方式
1.实验：用丝绸摩擦玻璃棒，用毛皮摩
擦橡胶棒，然后用摩擦过的玻璃棒和橡
胶棒分别去接触碎纸屑，观察发生的现
象并加以解释。
提示：摩擦过的玻璃棒和橡胶棒都能吸引碎纸屑；原因是用丝绸摩擦过的玻璃棒和用毛皮摩擦过的橡胶棒都带了电，带电体能吸引轻小物体，故摩擦过的玻璃棒和橡胶棒都能吸引碎纸屑。
2.请同学们做如图所示的实验，回答以下三个问题。
(1)把带正电的物体C移近导体A，金属箔有什么变化？
(2)把A和B分开，然后移去C，金属箔又有什么变化？
(3)再让A和B接触，又会看到什么现象？
提示：(1)电荷间的作用特点：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。当带正电的物体C移近A、B时，导体A、B中的自由电荷在电荷作用力的影响下运动并重新分布，导体A、B分别带负电和正电，金属箔由闭合变为张开。
(2)在物体C的影响下，分开A、B导体，A仍带负电，B仍带正电。移去物体C，负电荷在A内重新分布，正电荷在B内也重新分布，所以A、B两端的金属箔仍然张开，但张角稍微变小。
(3)A、B接触，A、B中等量异种电荷发生“中和”，A、B对外表现为“电中性”，因而A、B两端的金属箔都闭合。
3.是否只有当带电体与验电器的金属球接触时，金属箔片才会张开？金属箔片张开的原理是什么？
提示：不是。带电体接触验电器的金属球时，电荷转移到验电器上，是接触带电。当带电体靠近金属球时，金属球一端就会聚集与带电体电性相反的电荷，而金属箔片就会聚集与带电体电性相同的电荷，从而张开，此现象实质上属于静电感应现象。
【知识点拨】
三种起电方式
(1)摩擦起电：当两个物体互相摩擦时，一些束缚得不紧的电子往往从一个物体转移到另一个物体，于是原来呈电中性的物体由于得到电子而带负电，失去电子的物体则带正电。
(2)感应起电：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，远离的一端带同号电荷。
(3)接触带电：用带电物体与不带电物体接触或两个带相反电荷但所带电荷量不同的物体相接触，都可以使物体带上电荷。
【规律方法】
接触带电与感应起电的异同点
(1)相同点：实质相同，都是电子的转移。
(2)不同点：前者必须接触，后者只需靠近。
【探究归纳】
1.三种起电方式
摩擦起电、感应起电、接触带电。
2.带电体的特性
能吸引轻小物体。
3.电荷间的作用
同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
【典例1】如图所示，有一带正电的验电器，当一金属球A靠近(不接触)验电器的小球B时，验电器的金属箔张角减小，则
( )
A.金属球A可能不带电
B.金属球A可能带负电
C.金属球A可能带正电
D.金属球A一定带负电
【思路点拨】
解答本题需要把握以下两点：
(1)对感应起电的理解。
(2)验电器的工作原理。
【解析】选A、B。验电器的金属箔之所以张开，是因为它们都带有正电荷，而同种电荷相互排斥。张开角度的大小取决于它们所带电荷量的多少。如果A球带负电，靠近验电器的B球时，异种电荷相互吸引，使金属箔上的正电荷逐渐“上移”，从而使金属箔张角减小。如果A球不带电，在靠近B球时，发生静电感应现象使A球电荷发生极性分布，靠近B球的端面出现负的感应电荷，而背向B球的端面出现正的感应电荷。A球上的感应电荷与验电器上的正电荷发生相互作用。因距离的不同而表现为吸引作用，从而使金属箔张角减小。
【变式训练】给你一个带正电荷的金属球A和两个不带电的金属球B、C，你有哪些办法可以让B球带负电，有哪些办法可以让B球带正电？
【解析】使B球带负电的方法有三种：方法一、先使B与C靠在一起，让A靠近B，然后分开B、C，再移走A，B就带负电。方法二、让A靠近B，用手接触一下B球，把手拿开后，B就带负电。方法三、让A靠近B，用一根导线把B与大地连接后，撤去导线，移去A，则B带负电。
使B球带正电的方法有两种：方法一、让A与B接触后再分开，则B带正电荷。方法二、先使B与C靠在一起，让A靠近C，然后分开B、C，再移走A，则B带正电。
电荷守恒定律 元电荷
1.探究起电本质
(1)结合探究主题1中的问题1，解释摩擦起电的本质。
提示：相互摩擦的两个物体得失电子的能力不同，易得电子的物体带负电，易失电子的物体带正电，故摩擦起电的本质是电子的转移。用丝绸摩擦玻璃棒时，玻璃棒上的电子跑到丝绸上了，玻璃棒因失去电子带正电，丝绸因得到电子而带负电；用毛皮摩擦橡胶棒时，毛皮上的电子跑到橡胶棒上了，橡胶棒因得到电子带负电，毛皮因失去电子而带正电。
(2)结合探究主题1中的问题2，解释感应起电的本质。
提示：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，使导体两端带上等量异种电荷，故感应起电的本质是电子的转移，是从物体的一部分转移到另一部分。
(3)当一个带电体和另一个不带电的物体接触时，不带电的物体也带上了同种电荷，其原因是什么？当两个带异种电荷的导体接触时，会发生电荷的中和现象，中和的电荷是不是消失了？
提示：①不带电的物体也带上了同种电荷，其原因是带电体上所带的电荷转移到了该物体上；②不是。所谓“中和”是指两个带等量异种电荷的导体相互接触时，由于正、负电荷间的吸引作用，电荷发生转移，最后达到中性状态的一个过程。
(4)三种起电方式的本质说明了什么？
提示：无论是哪种起电方式，都是使电荷在物体之间或物体内部转移，而不是创造了电荷。
2.探究元电荷
有人说质子或电子是元电荷，对吗？质子和电子的比荷相同吗？
提示：不对。元电荷是最小的电荷量，不是带电粒子，没有电性之说。质子、电子的电荷量相同，但质子质量远大于电子，所以电子的比荷大于质子的比荷。
【误区警示】在此问题中学生易出现以下两种错误：
(1)认为元电荷是像电子、质子这样的电荷。
(2)认为质子和电子的质量相同。
为此教师要讲清楚两个问题：
(1)元电荷是最小的电荷量，不是电荷；质子、电子的电荷量与元电荷相同，但质子、电子电性的符号相反；
(2)质子和电子的质量不同，质子的质量大于电子的质量，两者的比荷不同。
【知识点拨】
电荷守恒定律的进一步理解
(1)“总量”含义：指电荷的代数和。
(2)起电过程中电荷变化：不论哪一种起电过程都没有创造电荷，也没有消灭电荷。本质都是电子发生了转移，也就是说物体所带电荷重新分配。
(3)守恒的广泛性：电荷守恒定律同能量守恒定律一样，是自然界中最基本的规律，任何电现象都不违背电荷守恒定律。
【探究归纳】
1.三种起电方式的本质
都是电荷在物体之间或物体内部的转移。
2.电荷转移过程中的特点
在转移过程中，电荷的总量保持不变，体现了电荷守恒定律。
3.元电荷是最小的电荷量，不是电荷。
【典例2】(2012·嘉兴高二检测)金属小球A带+5q的电荷，另一完全相同的金属小球B带-q的电荷，将两小球接触后再分开，则B小球的带电荷量为多少？在接触过程中，电子是如何转移的，转移了多少电量的电子？
【思路点拨】解答本题要把握以下两点：
(1)要知道在电荷转移过程中，电荷量守恒。
(2)此题中当两小球接触时，负电荷先被中和，剩余的正电荷再重新分配。
【解析】接触后两小球的带电荷量:QA=QB= =2q。在接触
过程中，电子由小球B转移到小球A，不仅将自身的净电荷中
和，且继续转移，使B球带QB的正电。这样，共转移的电子电
荷量为ΔQ=QB+|-q|=3q。
答案：+2q 电子由B转移到A，转移了3q电量的电子
【规律方法】
触碰后物体电荷分配规律
对于外形完全相同的两个金属球，相接触后最终两球所带的电荷量相等，对于两个小球所带电荷量的确定，遵守如下规律：
(1)若两个小球带同种电荷，接触后总电荷量均分。
(2)若两个小球带异种电荷，接触后电荷先中和后均分。
【变式训练】(2012·梅州高二检测)关于元电荷，下列说法中正确的是( )
A.元电荷实质上是指电子和质子本身
B.所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍
C.元电荷的值通常取e=1.60×10-19 C
D.电荷量e的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得的
【解析】选B、C、D。元电荷是最小的电荷量，不是某种电荷，其值通常取e=1.60×10-19 C，A错误，C正确；带电体的电荷量不连续，所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍，B正确；最早测出电荷量e数值的科学家是美国的科学家密立根，D正确。
【温馨提示】三种起电方式和电荷守恒定律是本节课的重要内容，要理解三种起电方式的本质和电荷守恒定律，并能在解题中灵活应用。
【典例】如图所示，a、b、c、d为四个带电小球，两两之间的相互作用力为： a吸d，b斥c， c斥a， d吸b。则( )
A.仅有两个小球带同种电荷
B.仅有三个小球带同种电荷
C.c、d小球带同种电荷
D.c、d小球带异种电荷
【思路点拨】
解答本题需要把握以下两点：
(1)自然界中只存在两种电荷，正电荷和负电荷；
(2)同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
【解析】选B、D。根据题中四个小球间相互作用关系，并设某个小球带正电荷。若设a球带正电荷，根据相互作用关系可知：a吸引d，故d带负电荷； a排斥c，故c带正电荷； b排斥c， c带正电荷，故b也带正电荷，即a、b、c带同种电荷，c、d带异种电荷，所以B、D正确。