电荷守恒定律

高中物理电荷守恒定律

一、电荷和电荷守恒定律

1．点电荷：形状和大小对研究问题的影响可忽略不计的带电体称为点电荷．

2．电荷守恒定律

(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，电荷的总量保持不变．

(2)起电方式：摩擦起电、接触起电、感应起电．

二、库仑定律

1．内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上．

2．公式：F＝kq1q2r2，式中的k＝9.0×109 N·m2/C2，叫做静电力常量．

3．适用条件：(1)点电荷；(2)真空．

三、静电场 电场强度

1．静电场：静电场是客观存在于电荷周围的一种物质，其基本性质是对放入其中电荷有力的作用．

2．电场强度

(1)意义：描述电场强弱和方向的物理量．

(2)公式

①定义式：E＝Fq，是矢量，单位：N/C或V/m.

②点电荷的场强：E＝kQr2，Q为场源电荷，r为某点到Q的距离．

③匀强电场的场强：E＝Ud．

(3)方向：规定为正电荷在电场中某点所受电场力的方向．

四、电场线及特点

1．电场线：电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线，曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向．

2．电场线的特点

(1)电场线从正电荷或无限远处出发，终止于无限远处或负电荷．

(2)电场线不相交．

(3)在同一电场里，电场线越密的地方场强越大．

(4)电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向．

(5)沿电场线方向电势降低． (6)电场线和等势面在相交处互相垂直．

3．几种典型电场的电场线(如图所示)

五、静电力做功和电势能

1．静电力做功

(1)特点：静电力做功与实际路径无关，只与初末位置有关．

(2)计算方法

①W＝qEd，只适用于匀强电场，其中d为沿电场方向的距离．

②WAB＝qUAB，适用于任何电场．

2．电势能

1.1《电荷及其守恒定律》导学案

一、学习目标:

1.知道自然界存在两种电荷.

2.知道同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。

3.了解使物体带电的方法.

4.能从物质微观结构的角度认识物体带电的本质。

二、学习重点：电荷守恒定律

三、学习难点：利用电荷守恒定律分析解决相关问题摩擦起电和感应起电的相关问题。

四、教学过程

一、物体起电的原因

1．自然界中的正、负电荷是怎样规定的？有什么特点：

2.物体带电的本质是什么？

3.金属有什么特性？

4.物体带电的方法

（1）摩擦起电本质是什么？相互摩擦的两个物体各带什么电荷？

练习1毛皮与橡胶棒摩擦后，毛皮带正电，这是因为（）

A．毛皮上的一些电子转移到橡胶棒上了

B．毛皮上的一些正电荷转移到了橡胶棒上了

C．橡胶棒上的一些电子转移到了毛皮上了

D．橡胶棒上的一些正电荷转移到毛皮上了

（2）a.接触带电的实质是？结果怎样？

b.电中和现象及电荷均分原理：

①两个带等量异种电荷的物体相互接触后都不显电性，这种现象叫做电中和现象。

②两个相同．．的带电金属导体接触后，电荷要重新平均分配，这种现象叫做电荷均分原理。

ⅰ若为带电导体球和不带电导体球接触，则电荷平分接触后再分开

Q

Q

21Q21ⅱ若两个带电导体球为同种电荷，则总电荷平分接触后再分开2Q6Q4Q4Q

ⅲ若两个带电导体球为异种电荷，则先中和再平分

接触后再分开Q3QQQ

（3）感应起电

思考a：什么叫静电感应？

思考b：把带正电荷的球C移近导体A，箔片有什么变化，该现象说

明了什么呢？然后又移走C呢？

思考c：如果先把A和B分开，然后移开C，箔片什么变化，这种现象又说明什么呢？

思考d:在上一步的基础上，再让A和B接触，又会看到什么现象呢？这个现象说明了什么

呢？

思考e:在b和c中，金属箔片各带什么电荷？

思考f:感应带电的本质是什么？结果如何？

想一想：摩擦起电与感应起电的异同点是什么？

相同点：__________________________________________________________

教师课堂教学设计 ： 总 课时 第 1 课时 2017 年 9 月 4日

本节授课内容：第一节 电荷 电荷守恒定律 个人观点

备课人：范士豪

【教学目标】

1．知道两种电荷及其相互作用．知道电量的概念．

2．知道摩擦起电，知道摩擦起电不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开．

3．知道静电感应现象，知道静电感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的电荷分开．

4．知道电荷守恒定律．

5．知道什么是元电荷．

【教学重点和难点】

重点：电荷守恒定律

难点：利用电荷守恒定律分析解决相关问题摩擦起电和感应起电的相关问题。

教学[方法手段

1、通过对初中知识的复习使学生进一步认识自然界中的两种电荷

2、通过对原子核式结构的学习使学生明确摩擦起电和感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的电荷分开．但对一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和不变

【教学课时】 1课时[来源

教学过程

（一）引入新课：新的知识内容，新的学习起点．本章将学习静电学．将从物质的微观的角度认识物体带电的本质，电荷相互作用的基本规律，以及与静止电荷相联系的静电场的基本性质。

【板书】第一章 静电场

复习初中知识：

【演示】摩擦过的物体具有了吸引轻小物体的性质，这种现象叫摩擦起电，这样的物体就带了电．

【演示】用丝绸摩擦过的玻璃棒之间相互排斥，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒之间也相互排斥，而玻璃棒和硬橡胶棒之间却相互吸引，所以自然界存在两种电荷．同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．

【板书】自然界中的两种电荷

正电荷和负电荷：把用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称为正电荷，用正数表示．把用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷称为负电荷，用负数表示．

电荷及其相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．

（二）进行新课：第1节、电荷及其守恒定律

【板书】

电荷 （1）原子的核式结构及摩擦起电的微观解释

原子：包括原子核（质子和中子）和核外电子。

电荷守恒定律

电荷守恒定律是物理学中一个基本的定律，它描述了一个封闭系统中总电荷的守恒性质。根据电荷守恒定律，封闭系统中的总电荷量在任何情况下都保持不变。本文将从电荷守恒定律的概念、数学表达以及实际应用方面进行讨论。

1. 概念解释

电荷守恒定律指出，在一个没有与外界发生物质交互以及不发生电荷转移的封闭系统中，总电荷是不变的。简而言之，电荷不会凭空产生或者消失。

2. 数学表达

电荷守恒定律可以用以下数学表达式表示：

∑q = 0

这里，∑q表示封闭系统中的总电荷，0表示不变的电荷总和。

3. 实际应用

电荷守恒定律在许多物理现象和实际应用中都起到重要的作用。

3.1 电路中的电荷守恒定律

在电路中，根据电荷守恒定律可以推导出基本的电路定律，如基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律。这些定律是研究和分析电路中电流流动和电压分布的重要工具。 3.2 静电平衡

当物体处于静电平衡状态时，根据电荷守恒定律，系统中正电荷的总量等于负电荷的总量。例如，在一个带电的金属体中，正电荷和负电荷会集中在不同的区域，但总电荷量保持不变。

3.3 核反应

在核反应中，质子和中子的数量会发生变化，但总电荷守恒。比如在一个质子与中子相撞合并的反应中，一个质子与一个中子合并形成一个氘核，而质子的电荷与中子的电荷相等，总电荷守恒。

4. 总结

电荷守恒定律是物理学中的重要原理之一，它描述了封闭系统中电荷的守恒性质。根据电荷守恒定律，总电荷量在任何情况下都保持不变。这一定律在电路分析、静电平衡和核反应等方面都具有广泛的应用。理解和应用电荷守恒定律对于深入研究和理解物理学、电学以及核物理学等学科都具有重要的意义。