10大学物理电荷和静电场课件ppt

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1、电荷和静电场第十章1、什么是电磁学电磁运动是物质的一种基本运动形式。电磁学是研究电磁运动及其规律的物理学分支。2、电磁学的主要内容电荷、电流产生电场和磁场的规律；电场和磁场的相互作用；电磁场对电流、电荷的作用；电磁场中物质的各种性质。3、学习电磁学的意义在现代物理学中的地位是非常重要的。深入认识物质结构。是学习电工学、无线电电子学、自动控制、计算机技术等学科的基础。电磁学本章主要内容：研究真空中静电场的基本特性：描述静电场的物理量：电场强度、电势静电场的基本定律：库仑定律、叠加原理静电场的基本定理：高斯定理、环路定理静电场对电荷的作用一

2、、电荷1、电荷摩擦起电：用木块摩擦过的琥珀能吸引碎草等轻小物体的现象。许多物体经过毛皮或丝绸等摩擦后，都能够吸引轻小的物体。人们就说它们带了电，或者说它们有了电荷。当物质处于电中性时，质子数＝电子数当物质的电子过多或过少时，物质就带有电荷电子过多时——物体带负电电子过少时——物体带正电原子失去或获得电子的过程，称为电离。§10-1电荷和库仑定律2、电荷守恒定律在一个与外界没有电荷交换的孤立系统中，不管系统中的电荷如何迁移，整个系统的电荷总量（正负电荷的代数和）必定保持不变。3、电荷量子化电量的定义：物体所带电荷的多少叫作电量。单位：库仑

3、(C)1913年，密立根用液滴法从实验中测出所有电子都具有相同的电荷，而且带电体的电荷是电子电荷的整数倍。电子电量e带电体电量q=ne,n=1,2,3,...电荷的这种只能取离散的、不连续的量值的性质，叫作电荷的量子化。电子的电荷e称为基元电荷，或电荷的量子。2002年国际推荐值4、电荷的相对论不变性：在不同的参照系内观察，同一个带电粒子的电量不变。即，一切带电体的电量不因其运动而改变，电荷的这一性质叫做电荷的相对论不变性。1964年,物理学家盖尔-曼(M.Gell-Mann)预言：强子（如质子、中子、介子和超子等）是由更基本的粒子夸克

4、构成的，夸克和反夸克的电量应取±e/3或±2e/3。但我们至今尚未发现以自由状态存在的夸克。电荷是由微观粒子所携带，电量也是物质的一种属性。粒子物理的研究表明，任何一种微观粒子都存在其反粒子，粒子和它的反粒子分别携带等量异号的电荷，如：电子（－）和正电子（＋），质子（＋）和反质子（－）等。二、库仑定律库仑(Charlse-AugustindeCoulomb1736~1806)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

5、扭秤测量静电力和磁力，导出著名的库仑定律。他还通过对滚动和滑动摩擦的实验研究，得出摩擦定律。库仑定律内容在真空中，两个静止的点电荷之间的相互作用力，其大小与点电荷电量的乘积成正比，与两点电荷之间距离的平方成反比，作用力在两点电荷之间的连线上，同号电荷互相排斥，异号电荷互相吸引。真空电容率实验表明，库仑力满足线性叠加原理，即不因第三者的存在而改变两者之间的相互作用。库仑力的叠加原理：库仑力满足牛顿第三定律库仑定律只适用于描述两个相对于观察者为静止的点电荷之间的相互作用例10－1：在氢原子中，电子与质子之间的距离约为5.3×10-11m，求

6、它们之间的库仑力与万有引力，并比较它们的大小。解：氢原子核与电子可看作点电荷万有引力为两值比较结论：库仑力比万有引力大得多，所以在原子中，作用在电子上的力，主要是电场力，万有引力完全可以忽略不计。§10-2电场和电场强度一、电场1、电场的概念在电荷周围存在有电场这种特殊物质，电荷之间的相互作用是通过电场传递的。在电场中的任何带电体，都受到电场的作用力，这种力称为电场力。2、静电场和静电力静止电荷产生的场叫做静电场。由静电场传递的力称为静电力。电荷电场电荷3、判断电场的存在若将一个电荷引到空间某点，如果它受到电场力的作用，该点必定存在电场

7、；如果不受电场力的作用，该点则没有电场。二、电场强度1、试探电荷线度足够小，小到可以看成点电荷；电量足够小，小到把它放入电场中后，原来的电场几乎没有什么变化。2、实验在静止的电荷Q周围的静电场中，放入试探电荷q0，讨论试探电荷q0的受力情况。F与r有关，而且还与试探电荷q0有关。3、电场强度试探电荷受到源电荷的作用力与试验电荷电量的比值F/q0则与试探电荷无关，可以反映电场本身的性质，用这个物理量作为描写电场的场量，称为电场强度（简称场强）。电场中某点的电场强度的大小，等于单位正试探电荷在该点所受的电场力，电场强度的方向与电场力的方向一

8、致（当q0为正值时）。单位：N.C-1或V.m-1电场强度是电场的属性，与试探电荷的存在与否无关，并不因无试探电荷而不存在，只是由试探电荷反映。4、电场力电荷q在电场E中的电场力当q>0时，电场力方向与电场