第7章真空中的静电场

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第十二章 真空中的静电场

§12.1 电荷 库仑定律7.1.1 电荷(Charge) 电荷的种类：正电荷、负电荷 电荷的性质：异号相吸、同号相斥 一、电荷的量子化 (Charge Quantization ) 电荷具有最小单元：电子电荷 e 1.602 10 C 在自然界中，任何带电体的电量都是这一最小电 量e的整数倍，即：q ne (n 1,2,3, ) 这个特性叫做电荷的量子化。 19

电子的电荷 e 称为基元电荷，或电荷的量子。

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第十二章 真空中的静电场二、电荷守恒定律(Law of Conservation of Charge) 表述： 在一个和外界没有电荷交换的系统内(即

孤立系统中),正负电荷的代数和在任何物理过程中都保持不变。 电荷既不能被创造，也不能被消灭，只能从一

物体转移到另一物体，或从物体的一部分转移到另一部分，并且在转移的过程中保持总数不变。

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第十二章 真空中的静电场7.1.2 库仑定律 ( Coulomb’s Law ) 1785年，法国科学家库仑在扭称实验的基础上， 提出了库仑定律。

库仑定律直接给 出的是点电荷之间相 互作用的规律。

q1

r12

q2d

点电荷：当带电体的大小、形状与带电体间的 距离相比可以忽略时，就可把带电体视为一个带电 的几何点。 条件： d r12 (一种理想模型)

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第十二章 真空中的静电场库仑(法国物理学家)

库仑诞生在法国南部的昂 古列姆，他从小勤奋好学，后 来当上了 工兵队的技术军官， 成为建造要塞的专家。最初从事材料的摩擦及扭 转方面的研究，于1781年被选 为法国科学院院士。以后兴致 又转到电学方面，并用他自发 明的扭力天平作为测力计，得 到著名的平方反比定律。

(C.A.Coulomb, 1736—1806)

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第十二章 真空中的静电场库仑(法国物理学家) 1773年提出的计算物体上应 力和应变分布情况的方法，是结 构工程的理论基础。 1779年对摩擦力进行分析， 提出有关润滑剂的科学理论。 1785 ~ 1789年，用扭秤测量 静电力和磁力，导出著名的库仑 定律。 (C.A.Coulomb, 1736—1806) 他还通过对滚动和滑动摩擦 的实验研究，得出摩擦定律。

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第十二章 真空中的静电场库仑定律的表述：

真空中，两个静止点电荷之间的相互作用力(静 电力)的大小，与它们的电量乘积成正比，与它们之 间距离的平方成反比，作用力的方向沿着这两个点电 荷的连线，同号电荷相斥，异号电荷相吸。

F21 e12 r12 / r12

q1

r12

q2

F12

q1q2 电荷 q1 对 q2 的作用力为： F12 k e12 2 r12单位矢量，方向从施力者指向受力者。

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F21

q1

r12

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q2

F12

库仑力遵守牛顿第三定律。 库仑定律

1 令： k 4 π ε0

q1q2 F12 k 2 e1

2 F21 r12ε0 :真空电容率或介电常数

F12

1 q1q2 r12 3 4π 0 r12

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第十二章 真空中的静电场

讨论： F 12

1)q1q2 > 0, F12 与 e12 同向；

1 q1q2 r12 3 4π 0 r12

2) q1q2 < 0, F12 与 e12 反向；

F21

q1

r12

q2

F12q1q2 r 3 4 0 r 1

q1

式中 r 的方向：从施力电荷指向受力电荷。

F21

r12

F12

q2

F

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第十二章 真空中的静电场

q1q2 r —— 库仑定律 3 4 0 r 式中 r 的方向：从施力者指向受力者。 1

F

0 8.8542 10 C N m 12 2 1

2

8.8542 10

12

F m

1

注意：库仑定律是实验定律，只适用于真空中两 个静止的点电荷。

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第十二章 真空中的静电场 3)静电力的叠加原理点电荷 qi 对 q0 的作用力

q1

Fi

1 qi q0 ri 3 4 π 0 rin n F0 Fi i 1 i 1

q0

所受合力为：

q2 q31

r2

r1q0

F3 F2 F1

q0qi ri 3 4 0 ri

即：作用于某点电荷上的总静电力，等于其它点 电荷单独存在时作用于该点电荷的静电力的矢量和。

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第十二章 真空中的静电场 11 例：在氢原子内，电子和质子的间距为 5.3 10 m。 求：它们之间电相互作用和万有引力，并比较其大小。解： me 9.1 10 kg 31

e 1.6 10 19 CG 6.67 10 N m kg2 11 2

mp 1.67 10 kg2

27

1 e 8 Fe 8.1 10 N 2 4 πε0 r m e mp Fg G 2 3.7 10-47 N r

Fe 39 2.27 10 Fg

微观领域中，万有引力比库仑力小得多，可忽略不计。

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第十二章 真空中的静电场

§12.2 电场 电场强度一、电场(Electric Field) 历史上的两种观点: 早期：电磁理论是超距作用理论 后来：法拉第提出场的概念(1830年) 任何电荷要在它的周围产生电场。 两个电荷之间的相互作用力是通过电场 来进行的。即： 电场1 电荷1 电荷2 电场2

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第十二章 真空中的静电场 电场是什么？ 场和实物(由基本粒子组成的)一样，具有能 量、动量和质量，是物质存在的两种基本形式。 场 实物

物 质

场和实物的主要区别是： 实物独占一定的空间； …… 此处隐藏：909字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……