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15.1 两种电荷

初中物理知识总结

本章内容要点

十一个概念:摩擦起电、电荷量、正电荷、负电荷、导体、绝缘体、电路、电路图、电流、串联、并联

三个状态:通路、断路、短路

两个仪器:验电器、电流表

两个特点:串联电路的特点、并联电路的特点

两个规律:电荷间的相互作用规律、串并联电路中电流的规律

两种方法:类比法、等效法

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1.通过实验探究两种电荷及电荷间的相互作用规律。

2.知道验电器的构造、作用及工作原理,会用验电器检验物体是否带电。

3.了解原子的结构,知道原子核和电子的带电情况,初步认识摩擦起电的实质。

4.能区分导体和绝缘体,知道导体容易导电和绝缘体不容易导电的原因。

相关知识链接

1.常见的物质是由大量的分子、原子构成的。

2.家庭中的导线,其线芯一般用铝、钢制作,外皮一般用塑料制作。

3.与头发摩擦过的塑料尺能吸起纸屑。

知识点一 摩擦起电

1.实验探究:摩擦起电现象

注意

(1)这些实验应在干燥的环境中进行。

(2)实验时要戴上干燥的橡胶手套并用两个由不同物质制成的物体做实验。

探究归纳:经摩擦过的物体能吸引轻小物体。这是因为摩擦过的物体带了“电”,或者说带了电荷。

提示

轻小物体可以是灰尘、胡椒粉、毛发、通草球等。

2.摩擦起电的概念:用摩擦的方法使物体带电,叫做摩擦起电。

3.使物体带电的两种方法:

(1)摩擦起电。

(2)接触带电:用不带电的物体接触带电的物体,则原来不带电的物体也带上了电。

知识点二 两种电荷

1.实验探究:两种电荷

【提出问题】自然界中的电荷有几种?电荷间相互作用的规律是怎样的?

【设计并进行实验】

【探究发现】(1)用丝绸摩擦过的玻璃棒跟用毛皮摩擦过的橡胶棒上带的电荷是不同的;

(2)电荷间有相互作用,相同电荷及不同电荷间的相互作用不同。

深化透析

对自然界只存在两种电荷的理解

人们用各种不同的物质互相摩擦做了大量的实验,发现凡是跟用丝绸摩擦过的玻璃棒相排斥的,一定跟用毛皮摩擦过的橡胶棒相吸引;反之,凡是跟用丝绸摩擦过的玻璃棒相吸引的,一定跟用毛皮摩擦过的橡胶棒相排斥。由此可推理,自然界中只存在两种电荷,一种电荷与用丝绸摩擦过的玻璃棒带的电荷相同,另一种电荷与用毛皮摩擦过的橡胶棒带的电荷相同。

2.两种电荷

正电荷:用丝绸摩擦过的玻璃棒带的电荷叫做正电荷。正电荷用“+”号表示。

负电荷:用毛皮摩擦过的橡胶棒带的电荷叫做负电荷。负电荷用“-”号表示。

提示

不同于数学中的正负数,并不表示电荷量的多少,只是用来区别电荷的性质。

3.电荷间的相互作用规律

同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引。

巧记

摩擦起电本领大,轻小物体身上挂;

毛皮摩擦橡胶棒,棒上负电比较强;

丝绸摩擦玻璃棒,丝负玻正等电量。

知识点三 验电器

1.电荷量

(1)定义:电荷的多少叫做电荷量。电荷量通常用符号“Q”表示。电荷量也可简称电荷。

(2)单位:库仑,简称库,符号是C。一根实验室中常用的玻璃棒或橡胶棒,摩擦后所带的电荷量大约只有10-7C。

拓展

电的中和:将带电体与验电器的金属球接触时,会使验电器带上与带电体性质相同的电荷,如果此时用一个与验电器带等量异种电荷的带电体接触该验电器的金属球,原来张开的金属箔就会闭合,这种现象叫做电的中和。

2.验电器的构造及工作原理

说明

当一个带正电的物体接触验电器的金属球时,验电器就带上了正电荷(电子从验电器转移到了带电体上),从而使两片金属箔张开一定角度;当一个带负电的物体接触验电器的金属球时,验电器就带上了负电荷(电子从带电体转移到了验电器上),从而使两片金属箔张开一定角度。即不论是带正电的物体还是带负电的物体与验电器接触,转移的都是电子。

(2)作用:检验物体是否带电。

(3)使用方法:将被检验的物体与验电器的金属球接触,如果验电器的两片金属箔张开一定角度,则说明物体带电。

(4)原理:同种电荷互相排斥。

(5)验电器能粗略地比较物体带电的多少。对同一个验电器来说,金属箔张开的角度越大,带电体带的电荷越多。

(6)验电器检验物体带电的种类的方法:先让验电器带上某种已知的电荷,使两片金属箔张开一个小角度,然后再用被检验物体接触验电器的金属球。①、如果验电器两片金属箔的张角变大,说明被检验物体所带的电荷与验电器所带的电荷是同种电荷;②、如果验电器两片金属箔先闭合后张开,说明被检验物体所带的电荷与验电器所带的电荷是异种电荷;③、如果验电器两片金属箔的张角变小,则不能判断被检验物体是否带电及带电种类。

知识点四 原子及其结构

常见的物质由分子、原子构成,有的分子由多个原子构成,有的分子只由一个原子构成。

1.原子的结构

(1)原子的核式结构模型

(2)电子:电子是带有最小负电荷的粒子,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。

提示

原子(不显电性)

(1).原子核(带正电)

质子(带正电)、中子(不带电)

(2).核外电子(带负电)

巧记

核束电子有强弱,弱核电子被强夺。

失去电子带正电,强核得电负电显。

2.摩擦起电的原因及实质

规律总结

正确区分使物体带电的两种方法

(1)摩擦起电:用摩擦的方法使不同物体带电,实质上是电子的得失。相互摩擦的两个物体带的是等量的异种电荷。

(2)接触带电:让不带电的物体接触带电体,不带电的物体就会带上与带电体一样的电荷。接触带电实质上是电荷的转移。

拓展

同种物质摩擦不起电的原因

同种物质组成的两个物体中的原子核束缚电子的本领是相同的,相互摩擦时不会出现电子的得失,所以不会带电。

知识点五 导体和绝缘体

1.实验探究:物体的导电性

提示

绝缘柄不导电,避免人体(导电)把验电器A上所带电荷导走。

注意

(1)绝缘体不容易导电,而不是绝对不能导电。

(2)金属容易导电的原因:在金属导体中存在着大量能够自由移动的电子。

(3)酸、碱、盐水溶液容易导电的原因:在酸碱盐水溶液中存在着能自由移动的正、负离子。

2.导体和绝缘体

注意

绝缘体内并非不含电荷,而是缺乏能够自由移动的电荷,导体内有大量能够自由移动的电荷。

考点一 摩擦起电、电荷间作用与验电器原理知识的综合。

【例】把一根塑料绳一端扎紧,从另一端撕开成许多细丝,用干燥的手从上向下捋几下,发现细丝张开了。下列分析正确的是( )

A.细丝张开的原因是带了异种电荷互相吸引

B.细丝张开的原因与验电器的工作原理相同

C.细丝带了电是通过摩擦的方法创造了电荷

D.细丝带上电的实质是分子在物体间的转移

提示

“干燥的手从上向下捋几下”是因为手与细丝摩擦起电。

【解析】用干燥的手捋塑料绳,手和塑料绳摩擦起电,塑料细丝上带了同种电荷,同种电荷互相排斥,因此细丝张开,这与验电器的工作原理相同,故A选项错误,B选项正确;摩擦起电的实质是电子的转移,不同的物质原子核对电子的束缚能力不同,当相互摩擦时,原子核对电子束缚能力强的会得到电子而带负电,原子核对电子束缚能力弱的会失去电子而带正电,故C、D选项错误。

【答案】B

点拨

摩擦起电不是创造了电荷,而是电子的转移,得电子带负电,失电子带正电。

考点二 带电性质和得失电子判断知识的综合。

【例1】用跟丝绸摩擦过的玻璃棒接触验电器的金属球,金属箔张开一定的角度,则金属箔带的是( )(选填“正”或“负”)电荷,金属箔( )(选填“失去”或“得到”)了电子。

【解析】用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷,当其接触验电器的金属球时,金属箔上的电子就会通过金属杆和金属球转移到玻璃棒上,金属箔由于失去了电子而带正电。

【答案】正 失去

点拨

解答本题应注意电子的重新分配问题,当一个带电体与一个不带电的物体接触时,就会有电子从一个物体转移到另一个物体上。若带电体带正电,则电子从不带电的物体转移到带电体上;菪带电体带负电,则电子从带电体转移到不带电的物体上。

【例2】静电复印技术已经逐渐走入人们的生活,让我们利用身边的素材来简单模拟静电复印原理的示意图。请依据操作步骤,结合“人作为导体可以将电荷导走”的知识,简要说明其操作意图。

A.找一块塑料板,用丝绸快速摩擦整个板面。

B.用干燥的手指在塑料板上写上一个“大”字。

C.将塑料板平放,上面均匀地撒上一层干木屑,再将塑料板缓慢竖起,随着静止在塑料板上木屑的滑落,一个“大”字就在塑料板上显现出来了。

[操作意图]

A._____________________;

B._____________________;

C._____________________。

【解析】用丝绸快速摩擦整个板面,使塑料板带上了电荷,由于塑料板是绝缘体,带上的电荷不易导走,但人体是导体,当用手写“大”字时,就会把这个区域的电荷导走,而共他区域的电荷仍然保留在塑料板上。由于带电体具有吸引轻小物体的性质,故干木屑就会被吸附在留有电荷的位置,而没有电荷的“大”字区域的干木屑不会被吸住,所以在竖起塑料板时,“大”字就显现出来了。

【答案】A.摩擦使整块塑料板带电

B.人将“大”字区域内的电荷导走

C.由于带电体具有吸引轻小物体的性质,“大”字以外区域的塑料板吸附干木屑,塑料板竖起时,“大”字区域内的干木屑由于重力作用而滑落

【例3】元旦,每个班级都要举行庆祝活动,同学们把五颜六色的气球吹起后,再把它们与黑板或窗户上的玻璃摩擦几下,气球就会被“粘”在黑板或玻璃上,把教室装扮得格外漂亮。请解释一下气球“粘”在黑板或玻璃上的原因。

【解析】由题干中“摩擦几下”“‘粘’在黑板或玻璃上”,可联想到用摩擦起电的知识解答。

【答案】气球与黑板或玻璃摩擦后,气球便带上了电荷,且气球与黑板或玻璃带电荷的种类不同,因为异种电荷互相吸引,所以气球与黑板或玻璃互相吸引而“粘”在一起。

【例4】只要留心,利用身边的生活用品可以做不少物理小实验。塑料吸管与纸巾摩擦后会吸引小泡沫,说明吸管带了电,那么用纸巾摩擦过的塑料吸管带的是正电还是负电?请设计一个可行的实验方案对此问题进行探究:

实验器材:__________________;

实验方案:__________________。

【解析】塑料吸管比较轻,所以把摩擦后带电的吸管悬挂起来观察受力效果更明显,让带正电的玻璃棒或带负电的橡胶棒靠近悬挂的吸管,吸引就带异种电荷,排斥就带同种电荷。

【答案】实验器材:玻璃棒、丝绸、塑料吸管、纸巾和细线。

实验方案:1.操作:先用细线将纸巾摩擦过的塑料吸管悬挂起来,再用丝绸摩擦过的玻璃棒靠近塑料吸管;2.现象及结论:若塑料吸管与玻璃棒相互吸引,说明塑料吸管带负电,若相互排斥则带正电。

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