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第22講 簡單的電現(xiàn)象
22.1學(xué)習(xí)提要
22.1. 1 摩擦起電和兩種電荷
物體能夠吸引輕小物體的性質(zhì)稱為物體帶了電，或者說帶了電荷。
人們把用摩擦的方法使物體帶電的過程叫做摩擦起電。
自然界中只存在兩種電荷，人們把用綢子摩擦過的玻璃棒帶的電荷叫做正電荷，用毛皮摩擦過的橡膠棒帶的電荷叫做負(fù)電荷。
22. 1. 2 電荷間的相互作用規(guī)律
同種電荷相互排斥，異種電荷互相吸引。
22.1.3 摩擦起電的微觀解釋
通常原子核內(nèi)質(zhì)子所帶的正電荷與核外電子所帶的負(fù)電荷數(shù)量相等，對(duì)外不顯示帶電性。
中性原子失去電子，對(duì)外顯示帶正電。對(duì)外顯示帶正電的原子一般稱作正離子。
中性原子得到多余電子，對(duì)外顯示帶負(fù)電。對(duì)外顯示帶負(fù)電的原子一般稱作負(fù)離子。
摩擦起電并不是創(chuàng)造了電，只是實(shí)現(xiàn)了電子的轉(zhuǎn)移。
22.1.4 接觸起電
讓不帶電的物體接觸帶電體，使不帶電的物體帶電的方法叫做接觸起電。接觸時(shí)，電荷從帶電體上轉(zhuǎn)移到不帶電的物體上，使之帶上同種電荷。
22.1. 5 感應(yīng)起電
用感應(yīng)的方法使物體帶電叫做感應(yīng)起電。要用靜電感應(yīng)的方法使物體帶電，常用以下兩種方法中的一種。
1.分離法
若導(dǎo)體A、B兩部分可以分并，則應(yīng)先將A、B分離，如圖22-1(a)所示，然后再移開帶電體C。這樣就可以分別使A、B帶上等量異種的電荷。

（a） （b） （c）
圖22-1
2. 接地法
若導(dǎo)體D不能分離，可用接地法。感應(yīng)起電后，用手接觸一下導(dǎo)體，或?qū)?dǎo)體與地接通一下，使導(dǎo)體D和地球成為一體，地球變成這個(gè)導(dǎo)體的最遠(yuǎn)端。當(dāng)導(dǎo)體D與地球分離以后，整個(gè)導(dǎo)體D就帶與C相異種的電荷，如圖22-1(c)所示。這個(gè)辦法必須注意：先用手接觸一下導(dǎo)體，這個(gè)“一下”，包括先接觸然后斷開，最后才能移走帶電體C，否則導(dǎo)體不可能感應(yīng)起電。
22.1.6電流的形成
1. 導(dǎo)體和絕緣體
（1）導(dǎo)體的定義：容易導(dǎo)電的物體叫做導(dǎo)體。
常見的導(dǎo)體有金屬、人體、大地、石墨以及各種酸、堿、鹽的水溶液等。
（2）絕緣體的定義：不容易導(dǎo)電的物體叫做絕緣體。
常見的絕緣體有橡膠、塑料、玻璃、陶瓷、油、空氣等。
在一定的條件下，絕緣體會(huì)轉(zhuǎn)化成導(dǎo)體。
（3）導(dǎo)體和絕緣體的微觀解釋：導(dǎo)體中存在大量能夠自由移動(dòng)的自由電荷，所以導(dǎo)體容易導(dǎo)電。絕緣體中存在極少的自由電荷，所以絕緣體不容易導(dǎo)電。
（4）半導(dǎo)體：導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物質(zhì)叫做半導(dǎo)體。
半導(dǎo)體的電阻大小通常會(huì)隨著溫度的升高而減小。
用半導(dǎo)體材料做成的二極管的導(dǎo)電性能與它兩端所加電壓的極性有關(guān)，即它的導(dǎo)電有方向性，在它兩端加一個(gè)正向電壓，它是導(dǎo)通的；如果把電壓極性反過來，它就不導(dǎo)電。人們利用半導(dǎo)體的這一特性，可以把方向交替變化的交流電變成直流電，這就是半導(dǎo)體二極管的整流效應(yīng)。因此常用半導(dǎo)體二極管整流。
2. 電流的形成和電流的方向
（1）電荷的定向移動(dòng)形成電流。
【注意】金屬導(dǎo)體中的自由電荷是自由電子；在各種酸、堿、鹽的水溶液中，自由電荷是正離子和負(fù)離子。
（2）人們規(guī)定正電荷移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较颉?br /> 在金屬導(dǎo)體中，能參與導(dǎo)電的自由電荷是自由電子，電流方向是自由電子實(shí)際移動(dòng)的反方向。
（3）形成電流的條件有兩個(gè)：①電源（或電壓）；②通路。
22.2 難點(diǎn)釋疑
22.2. 1 檢驗(yàn)物體是否帶電的方法
1. 利用帶電體具有的性質(zhì)來判斷
如果一個(gè)物體A能夠吸引一個(gè)輕小物體，根據(jù)帶電體能夠吸引輕小物體的性質(zhì)，可以斷定這個(gè)物體A是帶電的。
2. 利用電荷間相互作用的規(guī)律來判斷
如果一個(gè)物體A能夠吸引另一個(gè)物體B，不能斷定物體A—定帶電。因?yàn)槿绻矬wB與物體A帶異種電荷，它們之間可以相互吸引；如果物體A不帶電，物體B帶了電，它們之間也可以相互吸引。但是，如果物體A排斥物體B，就一定能斷定物體A也帶電。因?yàn)橹挥型N電荷之間才會(huì)出現(xiàn)排斥現(xiàn)象，而且還可以判斷物體A與物體B必定帶同種電荷。
3. 用驗(yàn)電器來檢驗(yàn)
金屬箔驗(yàn)電器是實(shí)驗(yàn)室里常用的一種檢驗(yàn)物體是否帶電的儀器。它由金屬球、金屬桿、金屬箔等幾部分組成，如圖22-2(a)所示。它的原理是利用了電荷間的相互作用。當(dāng)用帶電體接觸驗(yàn)電器的金屬球時(shí)，就有一部分電荷轉(zhuǎn)移到驗(yàn)電器的金屬箔片上，這兩片金屬箔片由于帶同種電荷互相排斥而張開。驗(yàn)電器金屬箔片張開的角度不同，反映了帶電體傳給驗(yàn)電器的電荷的多少不同。如圖22 - 2(b)所示的是指針式驗(yàn)電器，其原理與金屬箔驗(yàn)電器相同。

22.2.2帶電、導(dǎo)電與放電
導(dǎo)電表示物體容易讓電荷通過，帶電表示物體缺少電子或有多余的電子，這是兩個(gè)不同的概念。放電則是指正負(fù)電荷相遇，形成瞬問電流。由于電流的熱效應(yīng)，放電時(shí)在極短的時(shí)間內(nèi)使導(dǎo)體的溫度升高，可導(dǎo)致發(fā)光、發(fā)聲的現(xiàn)象。
22.3 例題解析
22.3.1 檢驗(yàn)物體是否帶電
例1 有四個(gè)輕小物體，A靠近B時(shí)相互吸引，B靠近C時(shí)相互排斥，C靠近D時(shí)相互吸引，已知C帶正電，則A、D靠近時(shí)有什么現(xiàn)象發(fā)生？
【點(diǎn)撥】自然界中只有兩種電荷，一種是絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的是正電荷；另一種是毛皮摩擦過的橡膠棒所帶的是負(fù)電荷。同種電荷互相排斥，異種電荷互相吸引，而帶電體還具有吸引不帶電的輕小物體的性質(zhì)。綜上所述：當(dāng)兩個(gè)物體靠近時(shí)，如果發(fā)生排斥現(xiàn)象，則可以斷定兩個(gè)物體一定帶同種電荷；當(dāng)兩個(gè)物體靠近時(shí)，如果發(fā)生吸引現(xiàn)象，則兩個(gè)物體可能帶異種電荷，也可能一個(gè)帶電，另一個(gè)不帶電。
【答案】B靠近C時(shí)相互排斥，說明它們帶同種電荷，已知C帶正電，所以B也帶正電。
A靠近B時(shí)相互吸引，已知B帶正電，所以A可能帶負(fù)電，也可能不帶電。
C靠近D時(shí)相互吸引，已知C帶正，所以D可能帶負(fù)電，也可能不帶'電。
當(dāng)A、D靠近時(shí)，如果A帶負(fù)電，D帶負(fù)電，則表現(xiàn)為排斥現(xiàn)象；如果A帶負(fù)電，D不帶電，則表現(xiàn)為相互吸引現(xiàn)象；若A不帶電，D帶負(fù)電，也表現(xiàn)為相互吸引現(xiàn)象；如果A不帶電，D也不帶電，表現(xiàn)為既不相互吸引，也不相互排斥。
【反思】考慮問題要全面，推理要符合邏輯。
22.3.2感應(yīng)起電
例2 根據(jù)圖22 - 3所示，回答下列問題：

（a） （b） （c） （d） （e） （f）
圖 22-3
（1）將一個(gè)帶正電的金屬小球移近一個(gè)與地絕緣的不帶電導(dǎo)體時(shí)（圖（a）），小球受到吸引力還是排斥力？
（2）若小球帶負(fù)電（圖（b）），小球受力情況將如何？
（3）若當(dāng)小球在導(dǎo)體近旁（但未接觸）時(shí)，將導(dǎo)體遠(yuǎn)端接地（圖(c)），小球受力情況如何？
（4）若將導(dǎo)體近端接地(圖(d))，小球受力情況如何？
【點(diǎn)撥】（1）導(dǎo)體中存在能夠自由移動(dòng)的自由電子；當(dāng)帶正電的金屬小球靠近時(shí)，導(dǎo)體中的自由電子受到吸引力而移動(dòng)到近端，遠(yuǎn)端的導(dǎo)體由于缺少電子而帶正電。（2）當(dāng)帶負(fù)電的金屬小球靠近時(shí)，導(dǎo)體中的自由電子受釗排斥力而移動(dòng)到遠(yuǎn)端，近端的導(dǎo)體由于缺少電子而帶正電。（3）若當(dāng)帶正電的小球在導(dǎo)體近旁但未接觸，將導(dǎo)體遠(yuǎn)端接地時(shí)，導(dǎo)體中的自由電子受到吸引力而移動(dòng)到近端，遠(yuǎn)端的導(dǎo)體缺少的電子由于接地而得到補(bǔ)充。（4）若當(dāng)帶正電的小球在導(dǎo)體近旁但未接觸，將導(dǎo)體近端接地時(shí)，近端的導(dǎo)體缺少的電子由于接地而得到補(bǔ)充。
【解答】（1）將一個(gè)帶正電的金屬小球移近一個(gè)絕緣的不帶電導(dǎo)體時(shí)，小球受到吸引力。 （2）將一個(gè)帶負(fù)電的金屬小球移近一個(gè)絕緣的不帶電導(dǎo)體時(shí)，小球也受到吸引力。（3）當(dāng)帶正電的小球在導(dǎo)體近旁但未接觸，將導(dǎo)體遠(yuǎn)端接地時(shí)，導(dǎo)體近端帶負(fù)電而遠(yuǎn)端不帶電，小球受到 吸引力。（4）當(dāng)帶正電的小球在導(dǎo)體近旁但未接觸，將導(dǎo)體近端接地時(shí),導(dǎo)體近端帶負(fù)電而遠(yuǎn)端不帶電，小球受到吸引力。
【反思】在圖22-3中，將圖（c）稍做改變，如：（1）若導(dǎo)體在未接地前與小球接觸一下 （圖（e）），將發(fā)生什么情況？這時(shí)由于導(dǎo)體不接地，帶正電的小球與導(dǎo)體接觸，導(dǎo)體會(huì)發(fā)生接觸起電現(xiàn)象，導(dǎo)體也舍帶上正電荷，同種電荷互相排斥，小球與導(dǎo)體間存在著排斥力。因此會(huì)出現(xiàn)先吸引后分開的情況。又如：（2）若將導(dǎo)體接地，小球與導(dǎo)體接觸一下后（圖（f）），將發(fā)生什么情況？這時(shí)導(dǎo)體接地，小球與導(dǎo)體接觸一下后，由于小球帶的電荷將分布到導(dǎo)體及與導(dǎo)體連接的地球上。最后出現(xiàn)實(shí)際上小球與導(dǎo)體均不帶電的情況，彼此間既無吸引力也無斥力。
23.3.3 電中和現(xiàn)象
例3 現(xiàn)有一根被毛皮摩擦過的橡膠棒和一根跟這根橡膠棒帶等量異種電荷的絕緣金屬棒，如果兩棒僅在某一帶電部位相互接觸，則 （ ）
A、兩棒所帶電荷全部中和，它們都恢復(fù)成不帶電的狀態(tài)
B、兩棒所帶電荷不發(fā)生中和現(xiàn)象，它們各自所帶的電量保持不變
C、兩棒所帶電荷部分中和，它們?nèi)詭У攘康漠惙N電荷，但每棒電量減少
D、金屬棒恢復(fù)成不帶電的狀態(tài)，而橡膠棒仍帶少量的電荷
【點(diǎn)撥】：兩棒僅在某一帶電部位相互接觸，接觸部分發(fā)生中和現(xiàn)象。由于橡膠棒是絕緣體，沒有接觸部分仍然帶有電荷，故兩棒所帶電荷部分中和，它們?nèi)詭У攘康漠惙N電荷.但毎棒電量減少。
【答案】：C
23.3.4 電流方向的判斷
例4 有兩個(gè)相同的驗(yàn)電器A和已知A驗(yàn)電器帶正電驗(yàn)電器帶負(fù)電。用一個(gè)帶絕緣柄的金屬絲把兩個(gè)驗(yàn)電器的金屬球連接起來，金屬絲中有無電流通過？如果有，電流方向怎樣？
【點(diǎn)撥】：人們規(guī)定正電荷移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较颉Ｔ诮饘賹?dǎo)體中，能夠移動(dòng)的自由電 荷是自由電子，電流方向是自由電子實(shí)際移動(dòng)的反方向。A驗(yàn)電器帶正電是由于缺少電子，B 驗(yàn)電器帶負(fù)電是由于多余電子。
【解答】：當(dāng)用金屬絲把它們的金屬球相連接時(shí)，金屬絲中有電流通過。會(huì)有自由電子沿著金屬絲從B驗(yàn)電器轉(zhuǎn)移到A驗(yàn)電器，發(fā)生定向移動(dòng)形成電流。金屬絲中的電流方向是A驗(yàn)電器流向B驗(yàn)電器。
【反思】：隨著自由電子從B驗(yàn)電器流向A驗(yàn)電器，由于多余的自由電子減少，B驗(yàn)電器的金屬箔片會(huì)漸漸減小張角。由于得到缺少的自由電子——負(fù)電荷，A驗(yàn)電器上的正電荷與得到的負(fù)電荷發(fā)生中和現(xiàn)象，所帶正電荷量減小，A驗(yàn)電器的金屬箔片也會(huì)漸漸減小張角。如果原來A驗(yàn)電器所帶的正電荷量和B驗(yàn)電器所帶的負(fù)電荷量相等，則A、B驗(yàn)電器都恢復(fù)成不帶電的狀態(tài)而張角為零。如果原來A驗(yàn)電器所帶的正電荷量和B驗(yàn)電器所帶的負(fù)電荷量不等，則帶電量少的驗(yàn)電器先恢復(fù)成不帶電的伏態(tài)而張角為零，再帶上與帶電量多的驗(yàn)電器同種電荷而微微張開，兩個(gè)驗(yàn)電器的張角相等。
23.4 強(qiáng)化訓(xùn)練
A卷
1、用絲綢摩擦過的玻璃棒帶________電，用毛皮摩擦過的橡膠棒帶______電(選填“正”或“負(fù)”）。實(shí)驗(yàn)表明：任何帶電體不是與跟絲綢摩擦過的玻璃棒吸引，就一定與毛皮摩擦過的橡膠棒_________；任何帶電體不是與跟毛皮摩擦過的橡膠棒排斥，就一定與絲綢摩擦過的玻璃棒_________（選填“吸引”或“排斥）。

2、自然界中只存在______種電荷。用毛皮與橡膠棒摩擦后，毛皮所帶的電荷是_____電荷。

3、某同學(xué)在一次實(shí)驗(yàn)中，利用甲、乙、丙三只帶電小球，兩兩靠近時(shí)，會(huì)出現(xiàn)如圖22-4所示的情形。該同學(xué)實(shí)驗(yàn)前已知道甲球帶正電，根據(jù)圖示的現(xiàn)象該同學(xué)判斷乙球帶正電，丙球帶負(fù)電。你認(rèn)為該同學(xué)的判斷________（選填“正確”或“不正確”）。判斷的依據(jù)是_______。
圖22-4
4、在鉛筆芯、鹽水、人體、鍺、水銀、橡膠、空氣、大地、硬幣、油、干燥的木棒、玻璃、桂中，屬于導(dǎo)體的有_______________，因?yàn)樗鼈僟________導(dǎo)電；屬于絕緣體的有_____________；因?yàn)樗鼈僟_____導(dǎo)電；屬于半導(dǎo)體的是________，因?yàn)樗鼈兊膶?dǎo)電能力介于___________和___________之間。

5、有A、B、C、D四個(gè)帶電體，A吸引B，B排斥C，C吸引D，已知D帶正電，則A帶_______電，B帶______電，C帶_______電。

6、現(xiàn)有a、b、c、d四個(gè)通草球，已知a球能吸引b、c、d三個(gè)球，b、c兩球相互排斥，c、d兩球相互吸引，可以斷定 （ ）
A、a球一定不帶電 B、d球一定不帶電
C、a、d兩球中有一個(gè)不帶電 D、四個(gè)小球都帶電

7、驗(yàn)電器原來帶負(fù)電，當(dāng)把一個(gè)導(dǎo)體靠近驗(yàn)電器上的金屬球（不接觸）時(shí)，驗(yàn)電器金屬箔的張角增大，這說明 （ ）
A、導(dǎo)體一定帶正電 B、導(dǎo)體一定帶負(fù)電
C、導(dǎo)體可能帶正電也可能不帶電 D、導(dǎo)體可能帶負(fù)電也可能不帶電

8、驗(yàn)電器原來帶正電，物體A接觸驗(yàn)電器的金屬球后，發(fā)現(xiàn)驗(yàn)電器的金屬箔先閉合后又張開，這表明 （ ）
A、物體A原先帶正電 B、物體A原先帶負(fù)電
C、物體A原先不帶電 D、物體A原先可能帶負(fù)電也可能不帶電

9、兩個(gè)金屬導(dǎo)體，甲帶正電，乙不帶電，將兩者接觸使乙?guī)щ姷倪^程是 （ ）
A、甲的正電荷移向乙，乙?guī)д? B、乙的正電荷移向甲，乙?guī)ж?fù)電
C、甲的正電荷移向乙，乙?guī)ж?fù)電 D、乙的正電荷移向甲，乙?guī)д?br />
10、導(dǎo)體內(nèi)一定有大量的 （ ）
A、自由電荷 B、負(fù)離子 C、正離子 D、自由電子

11、將毛織物摩擦琥珀、絲綢摩擦玻璃棒，摩擦后發(fā)現(xiàn)，毛織物吸引絲綢，琥珀吸引小通草球，玻璃棒吸引小通草球，則 （ ）
A、毛織物帶正電，通草球帶負(fù)電 B、毛織