物理电荷 思维导图
中心主题：电荷
电荷的基本概念
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定义
- 物质的一种基本属性。
- 表示物体带电的多少。
- 自然界中只存在两种电荷。
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种类
- 正电荷 (+)
丝绸摩擦过的玻璃棒。
- 负电荷
毛皮摩擦过的橡胶棒。
- 正电荷 (+)
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单位
- 国际单位制：库仑
- 符号：C
- 元电荷
- 定义：最小的电荷量,所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍。
- 符号：e
- 数值：e ≈ 1.602 × 10⁻¹⁹ C
- 质子电荷：+e
- 电子电荷：-e
- 国际单位制：库仑
电荷的基本规律
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电荷间的相互作用
- 同种电荷相斥
- 正-正：排斥
- 负-负：排斥
- 异种电荷相吸
正-负：吸引
- 同种电荷相斥
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电荷守恒定律
- 电荷既不能被创造，也不能被消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分，在任何物理过程中,电荷的代数和保持不变。
- 微观解释：在摩擦起电、感应起电等现象中，只是电子的转移，而正电荷（原子核）几乎不移动。
- 应用：分析所有涉及带电体的过程。
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电荷的量子化
- 任何带电体的电荷量q，都是元电荷e的整数倍，即 q = ne (n = 0, 1, 2, 3, ...)。
- 意义：揭示了电荷是不连续的、一份一份的，是最小的、不可再分的单元。
起电方式
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摩擦起电
- 原理：不同物质的原子核束缚电子的能力不同，当两个物体摩擦时，束缚电子能力弱的物体会失去电子而带正电,束缚电子能力强的物体得到电子而带负电。
- 结果：两个物体带上等量异种电荷。
- 例子：塑料尺子摩擦头发、滑滑梯时身体带电。
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感应起电
- 原理：利用静电感应现象，使一个带电的导体靠近另一个导体,导致导体上的电荷重新分布。
- 步骤：
- 将一个带电体（如带正电的A）靠近一个不带电的导体B。
- 导体B上的自由电子被吸引，在近端（靠近A的一端）出现感应负电荷,远端出现感应正电荷。
- 将导体B瞬间接地或用手触摸，远端的正电荷（或电子）流入大地。
- 移开带电体A，导体B就带上了与A相反的电荷（负电）。
- 关键：电荷从大地转移过来,而不是从A转移过来的。
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接触起电
- 原理：将一个带电体与一个不带电的导体接触，电荷会从带电体转移到不带电的导体上,直到电势相等。
- 结果：两个物体带上同种电荷，但电荷量不一定平分（取决于形状、大小等）。
- 例子：验电器的工作原理。
电荷的应用与现象
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静电现象
- 生活中的静电
- 冬天脱毛衣时产生火花和噼啪声。
- 梳头时头发会“炸”起来。
- 静电吸附灰尘。
- 静电的危害
- 在印刷、纺织工业中，吸附灰尘,影响产品质量。
- 易燃易爆场所（如加油站、化工厂）的静电火花可能引发火灾或爆炸。
- 静电的利用
- 静电复印：利用异种电荷相吸的原理将墨粉吸附到纸上。
- 静电除尘：使空气中的尘埃颗粒带电,然后在电场力作用下被吸附到电极上。
- 静电喷涂：使油漆颗粒带电,更均匀地喷涂在工件表面。
- 生活中的静电
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与电学的联系
- 电场：电荷的周围存在一种特殊物质——电场,对放入其中的电荷有力的作用。
- 电流：电荷的定向移动形成电流。
- 电路：由电源、用电器、导线和开关等组成的电流路径。
相关物理量
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电荷量
- 符号：q 或 Q
- 单位：库仑
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电场强度
- 符号：E
- 定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力与它的电荷量的比值。
- 公式：E = F / q
- 单位：牛/库仑 或 伏/米
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电势
- 符号：
- 定义：电荷在电场中某点具有的电势能与它的电荷量的比值。
- 公式：φ = Ep / q
- 单位：伏特
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电势能
- 符号：Ep
- 定义：电荷在电场中由于位置而具有的势能。
- 单位：焦耳
重要仪器
- 验电器
- 作用：检验物体是否带电,以及带何种电荷。
- 原理：同种电荷相斥。
- 结构：金属球、金属杆、金属箔。
- 使用：用待测物体接触金属球，若金属箔张开，则物体带电,根据箔片张角度变化可判断电荷种类。
