师：大家好，今天我们探讨的第一个课题是电荷。通过今天的学习，我们要了解两种电荷及其相互作用，知道电荷量的概念及其国际单位，明白摩擦起电的原理、静电感应现象，掌握电荷守恒定律，认识元电荷，理解电荷量不能连续变化。首先，我们来看教材的第一部分“电荷”。公元一世纪，我国学者王充在《论衡》中写下“顿牟掇芥”一语，意思是摩擦过的琥珀能吸引像草芥一样的轻巧物体。16世纪，英国科学家吉尔伯特在研究这类现象时，首先根据希腊文的“琥珀”创造了英语中的“electricity（电）”这个词，用来表示琥珀经过摩擦以后具有的性质，并且认为摩擦过的琥珀带有电荷。我们先来看一段视频。

　　初中时，大家就知道摩擦起电，摩擦过的琥珀可以吸引轻小物体，这是因为摩擦过的琥珀带有电荷，而带电体具有吸引轻小物体的性质。带电越多，对轻巧物体的吸引力就越大。我们还知道，自然界中有两种电荷，用丝绸摩擦过的玻璃棒所带电荷是一种，用毛皮摩擦过的橡胶棒所带电荷是另一种。实验表明，两个丝绸摩擦过的玻璃棒相互排斥，两个毛皮摩擦过的橡胶棒也相互排斥，这说明同种电荷相互排斥；丝绸摩擦过的玻璃棒和毛皮摩擦过的橡胶棒相互吸引，这说明异种电荷相互吸引。

　　除此之外，不存在与两种电荷都排斥或者都吸引的电荷，这表明自然界的电荷只有这两种。后来，美国科学家富兰克林将前者命名为正电荷，后者命名为负电荷。利用电荷间的相互作用，人们制造了验电器，用来检验物体是否带电。验电器由连通的金属球、金属杆和两片金属箔构成。当带电体与验电器的金属球接触后，验电器的两片金属箔会带上同种电荷，由于同种电荷相互排斥，所以验电器的两个金属箔会张开，而且验电器的金属箔所带的电荷越多，验电器金属箔的张角也越大。

　　除了制作验电器利用电荷间的相互作用，我们还可以推理出物体的带电情况。如果两个物体互斥，一定是两个物体带有同种电荷；但如果两个物体吸引，除了它们带异种电荷之外，还有可能是两个物体一个带电，一个不带电，因为带电体可以吸引轻小物体。来看个例子，有a、b、c三个轻小的物体，已知a带正电，a和b相互吸引，b和c相互排斥。你能判断b和c的带电情况吗？根据刚才的分析，排斥的情况只有一种可能，先看b和c相互排斥，因此b和c都是带电体，并且带有同种电荷。究竟是哪种电荷，就得看跟a的关系了。带电的b跟带正电的a相互吸引，因此b一定带有负电。b带负电，c跟它同样自然也带有负电。

　　如果我把条件换一换，让b和c也变成吸引，都是吸引，那咱先看有已知电荷的这组，b和带正电的a相互吸引，有两种情况，可能b带负电，也可能b不带电。如果b带负电，b和c相互吸引，还是有两种情况，c可能带正电，也可能不带电。而如果b不带电，那c一定得带电，但正电或负电都无所谓了，可能的情况很多，不能确定究竟是哪种。要是再加个条件，让a和c也相互吸引，你可以根据这个条件直接在刚才的分类里筛选，也可以换个思路，现在三个物体两两吸引，因此a、b、c中一定没有同种电荷，而a是带正电的，所以b和c中肯定一个带负电，另一个不带电，但具体是谁带负电仍然不能确定。从以上例子可以看出，处理这类物体带电情况的推理时，如果有排斥的情况出现，就先考虑它；如果都是吸引，就可以从已知电荷入手分类讨论。大家一定不要忘记，带电体和不带电物体也是可以相互吸引的。

　　以上就是这个视频的全部内容，丝绸摩擦过的玻璃棒带有正电荷，毛皮摩擦过的橡胶棒带有负电荷，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，但相吸的不一定是异种电荷，还可能是一个带电物体和一个不带电的物体。大家可不要忘记。

　　人们发现很多物体都会由于摩擦而带电，并称这种方式叫摩擦起电。今天我们就来学习电荷以及使物体带电的方法等有关知识。物体有了吸引轻巧物体的性质，我们就说它带了电或有了电荷，很多物体由于摩擦而带电，并称这种方式为摩擦起电。我们再来看一段视频。

　　通过刚才的视频，我们可以观察到，当物体由于摩擦带电以后，可以吸引轻巧物体。我们再来看接下去一个演示实验，分别用毛皮摩擦过的两个硬橡胶棒相互靠近，用丝绸摩擦过的两个玻璃棒互相靠近，观察发生的现象，再用毛皮摩擦过的硬橡胶棒靠近玻璃棒观察发生的现象，看看能说明什么问题？请看。

　　（视频展示：旋转支架，塑料棒与羊毛摩擦，现在它们带同种电荷相互排斥。亚克力棒与化纤布摩擦……）

　　通过以上视频我们看到，毛皮摩擦过的硬橡胶棒和丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电是不一样的，带异种电荷，因此我们对电荷的性质需要重新了解。首先，电荷是客观存在的，具有客观实在性。电荷是物质的一种属性，具有相互作用性，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，两个硬橡胶棒靠近时相互排斥，而硬橡胶棒靠近玻璃棒时相互吸引，这就是相互作用性。其次是带电的累加性，同种电荷放在一起，电荷量互相加强，异种电荷放在一起，电荷量互相减弱。这就是电荷的基本性质。

　　那么电荷量是个什么概念？我们把电荷的多少叫电荷量，用大Q或者小q来表示，它的单位是库仑，简称库，符号是C。正电荷的电荷量为正值，负电荷的电荷量为负值。比较电荷量带电的多少，要比较的是其电荷量的绝对值，绝对值大的带电多，尽管电荷量有正负值，正号一般省略。这里的正负号代表电荷的种类，与数学的正负号含义不一样。

　　那么什么是元电荷？实验发现最小电荷就是电子所带的电荷量，人们把这个最小的电荷量叫做元电荷，质子所带电荷量与它相同，电性相反，用e表示，而电子是带负电的。所有带电体的电荷量或者等于e，或者是e的整数倍，电荷量是不能连续变化的物理量。我们后面学习量子量化概念以后，就知道它也是呈量子化的一个概念。元电荷的数值最早是由美国科学家密立根通过实验测到的。现在公认的元电荷e的值等于1.602176634×10?1?库仑，在计算中，我们可取e = 1.60×10?1?库仑。而电子的电荷量与电子的质量之比，我们称之为电子的比荷，也是一个重要的物理量。电子的质量me = 9.11×10?31千克，所以电子的比荷为e/me = 1.76×1011库仑每千克。

　　特别提醒，元电荷是电荷量的单位，不是指某电荷，如质子、电子的电荷量的数值皆为1.60×10?1?库仑，但它们不叫元电荷，它们的电荷量的绝对值才叫电荷量。所以元电荷只是一个电荷量的单位，并不是具体的某个电荷。至此，电子是真实存在的粒子。

　　电荷守恒定律，无论是摩擦起电还是感应起电，都没有创造电荷，只是电荷的分布发生了变化，电荷并没有产生和消失。大量实验事实表明，电荷既不会创生，也不会消灭。它只能从一个物体转移到另外一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分。在转移的过程中，电荷的总量保持不变。这个结论叫做电荷守恒定律。近代物理实验发现，在一定的条件下，带电粒子可以产生或者湮灭，例如一个高能光子在一定条件下可以产生一个正电子和一个负电子，一对正负电子可以同时湮灭转化为光子。不过在这些情况下，带电粒子总是成对产生或者湮灭的，两个粒子带电数量相等，但电性相反，而光子又不带电，所以电荷的代数和仍然不变。因此我们把电荷守恒定律还可以表达为：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和总是保持不变的，它是自然界重要的基本规律之一。我们来看一下视频。

　　（视频讲解：无论是接触起电、摩擦起电还是感应起电，本质上都不是创造了新电荷，而是电荷发生了转移。无数的事实证明，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，这个结论叫做电荷守恒定律。电荷守恒定律是自然界中最基本的守恒定律之一。可小胖子觉得这不对，一个正电荷和一个负电荷会相互中和，使得静电荷减少为0。这不是让电荷变少了吗？其实并不是，中和时正负电荷仍然是存在的，并没有被消灭。电荷的中和只是静电荷的减少，并不是电荷的消灭。另一方面，近代物理实验发现，一个高能光子在一定条件下可以产生一个正电子和一个负电子，而一对正负电子又可以同时湮灭转化为光子。也就是说在一定条件下，电荷是可以产生和湮灭的。不过在这些情况下，带电粒子总是成对产生和消失的，两个带电粒子带电数量相等，但正负相反，而光子又不带电，所以电荷的代数和仍然不变。因此电荷守恒定律现在的表述是：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和总保持不变。）

　　那怎么描述电荷的多少呢？咱们用电荷量这个物理量来描述，在国际单位之中，电荷量的单位是库仑，简称库，用符号C来表示。我要提醒大家，电荷量可是带有正负的，正电荷的电荷量为正值，负电荷的电荷量为负值。至今为止，科学实验发现的最小自由电荷的电荷量就是电子所带的电荷量，质子所带电荷量与它相同，但符号相反，这个最小的电荷量用符号e来表示。实验表明，所有带电体的电荷量要么等于e，要么是e的整数倍。电荷量不能连续变化，因此电荷量e就被称为元电荷。元电荷指的是电子或质子所带的电荷量，而不是电子或者质子这个物体，大家可不要搞混了。

　　元电荷e既然这么重要，那它的数值是多少呢？美国物理学家密立根通过油滴实验最早测量了e的值，这也是他获得诺贝尔物理学奖的重要原因。现在科学家测得的元电荷数值大约是这么多，一般计算中咱们取1.6×10?1?库仑就可以啦。这个10?1?看着非常小，但我们知道物体内部有大量的电子，我们在化学课上学过，可以用摩尔来计量微观粒子的数量，那一摩尔的电子所带的电荷量有多大呢？计算一下就会发现它有9万多库仑，这是十分惊人的数字。如果让两个带这么多电的物体相隔一米，它们之间的作用力可以达到101?牛，这可太吓人了。为什么生活中不会出现这种现象呢？这是因为物体内部含有大量的正电荷，所以物体通常看起来不带电，或者即使带电，静电荷也不大。

　　除了电荷量之外，大家还得知道个词——比荷，它是指带电粒子所带的电荷量与质量的比值，它也是一个重要的物理量。比如电子的质量是这么多，它的电荷量就是e，所以电子的比荷大约是1.76×1011库仑每千克。以上就是这个视频的全部内容。一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和总保持不变，这就是电荷守恒定律。元电荷的大小约为1.6×10?1?库仑，电荷量不能连续变化，它们或者等于电荷量e，或者是e的整数倍。这些知识大家都记住了吗？