大学物理课件10静电场.pdf

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1、第10章静电场2018-4-251第10章静电场第三篇电磁学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2018-4-25术等学科的基础。2第10章静电场本章主要内容：研究真空中静电场的基本特性：静电场的基本定律：库仑定律、叠加定律静电场的基本定理：高斯定理、环路定理描述静电场的物理量

2、：电场强度、电势静电场对电荷的作用2018-4-253第10章静电场§10.1电荷的基本性质和库仑定律电荷摩擦起电：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。质子()原子核原子中子电子(-)电量的定义：当物质处于电中性时，质子数＝电子数物体所带电荷的多当物质的电子过多或过少时，物质就带有电荷少叫作电量。电子过多时——物体带负电单位：库仑(C)2018-4-254电子过少时——物体带正电第10章静电场§10.1.1电荷守恒定律内容：在孤立系统中，不管系统中的电荷如何迁移系

3、统的电荷的代数和保持不变。说明：电荷守恒定律适用于一切宏观和微观过程(例如核反应和基本粒子过程)，是物理学中普遍的基本定律之一。2018-4-255第10章静电场§10.1.2电荷量子化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。191986年国际推荐值e1.60217733(49)10C近似值e1.6021019C电荷的相对论不变性：在不同的参照系内观察，同一个带

4、电粒子的电量不变。电荷的这一性质叫做电荷的相对论不变性。2018-4-256第10章静电场§10.1.3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。2018-4-257第10章静电场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

5、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。Fqqq121rFk12r12q21220rr121Fr21rrr21212Orr/r表示单位矢量012121k4是国际单位制中的比例系数012228.8510C/(Nm)真空电容率（真空介电常数）2018-4-2508第10章静电场1221208.8510CNm真空电容率F1q1q2rˆ124r20F12q1r01212q2•库仑力满足牛顿第三定律FFr12112Fr212•实验表明，库仑力满足线性叠加原理，Oq即不因

6、第三者的存在而改变两者之间1qrO1o的相互作用。rO3§10.1.4库仑力的叠加原理：q3nnr1qqrO2FF0irˆO400i20iqi1i14r200iq42018-4-259例10.3：在氢原子中，第电1子0章与质静子电之间场的距离约为5.3×10-11m，求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21921e9(1.610)8F＝9108.210Ne21124r(5.310)0万有引力为mMF＝Gg2r3127119.1101.6710476.67103.6

7、10N112(5.310)两值比较结论：库仑力比万有引力大得多，8Fe8.21039所以在原子中，作用在电子上的＝2.31047力，主要是电场力，万有引力完F3.610g全可以忽略不计。2018-4-2510§第101.02章电场静电电场场强度一、静电场1、电场的概念电荷之间的相互作用是通过电场传递的，或者说电荷周围存在有电场。在该电场的任何带电体，都受到电场的作用力，这就是所谓的近距作用。电荷电场电荷表明电场具有动量、质量、2、电场的物质