静电学基础理论ppt课件.ppt

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1、第一章、静电学基础理论§1-1电荷§1-2电场和电场强度§1-3高斯定理§1-4电势差（电位）物质所带的电，它是物质的固有属性。不同材料的物体，互相摩擦或紧密接触分离后，都能吸引灰尘、纸片等轻物体。这时，我们说这物体已处于带电状态，处于这种状态的物体成为带电体。自然界中存在着两种不同性质的电荷，一种称为正电荷，另一种称为负电荷。电荷：电荷的基本性质：电荷与电荷之间存在相互作用力，同性相斥；异性相吸（静电力）。电量：带电体所带电荷的量值，一般用q表示，在SI制中，其单位为库仑（C）。§1.1电荷2基本电荷量

2、：（元电荷）结论：自然界中，电荷总是以一个基本单元的整数倍出现，电荷的这个特性叫做电荷的量子性。电荷的基本单元就是一个电子所带电量的绝对值——基元电荷物体带电是由于得失电子所致，当一个中性物体得到电子则呈现负电性，而当一个中性物体失去电子则呈现正电性。电荷守恒定律：在一个孤立的带电系统中，无论发生怎样的物理过程，系统所具有的正负电荷电量的代数和保持不变。或者说：电荷只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一个部分转移到另一部分。电荷不能被创造，也不能被消灭。n=1，2，3，…3常见的宏观物体都由分子

3、、原子组成，任何化学元素的原子，都含有带正电的原子核和一定数量的绕核运动的带负电的电子。原子核中含有质子和中子，质子带正电荷，其量值与电子的负电相等，中子不带电。正常状态下，原子核外的电子数目，等于原子核内的质子数目，所以原子呈电中性。当物体失去或得到电子时，电子的总数和质子的总数不再相等，就呈现电性，这时称该物体静电起电或物体处于带电状态。物质的电结构：4氢分子氦原子核外电子两个运动状态相差不大核内质子两个运动状态相差很大第一章静电学基础理论在不同的参照系内观察，同一带电粒子的电量不变，电荷的这一特性叫

4、做电荷的相对论不变性实验结果证明，氢分子和氦分子都是电中性的，从而也证明了电荷的电量与其运动状态无关氢分子有两个质子，它们作为两个原子核，保持一定的相对距离转动；氦原子中也有两个质子，但它们组成一个原子核，两个质子紧密的束缚在一起。氮原子中两个质子的能量比氢分子中两个质子的能量大得多（一百万倍的数量级）。因而，两者的运动状态有显著的差别。5一、场的描述Einstein:“我们有两种存在：实物和场”，“在物理学中出现了一个新的概念，这是自牛顿时代以来最重要的发现：场。用来描述物理现象的最重要的不是带电体，也

5、不是粒子，而是在带电体之间或粒子之间的空间的场，这需要用很大的科学想象力才能理解.”§1.2电场和电场强度场标量场:温度场、密度场矢量场:速度场、引力场、电磁场、核力场等等。场与分子、原子等组成的实物一样，也具有能量、动量和质量，所以，场也是一种物质。6二、电场静电场电场：电荷周围存在着的一种特殊物质。电荷电场电荷静电场：相对于观察者静止的电荷所产生的电场电场的重要性质：使电场中的导体或介质分别产生静电感应或极化现象。力学性质：电荷在电场中要受到电场力的作用。能量性质：电场力对电荷有做功的本领。即静电场中

6、储存着能量。7三、电场强度试验电荷：（1）点电荷（2）正电荷（3）电量足够小电场中各处的力学性质不同。结论：1、在电场的不同点上放同样的试验电荷qo2、在电场的同一点上放不同的试验电荷结论：8电场强度定义：单位：N·C-1或V/m电场强度的大小为F/qo。电场强度的方向为正电荷在该处所受电场力的方向。电场强度是描述场中各点电场强弱的物理量。9三、电场强度叠加原理场强叠加原理：点电荷系电场中某点的场强等于各点电荷单独存在时在该点场强的矢量和。Fnqnq1q2q3F3F2F1FPqo10四、电场强度的计算1、

7、点电荷的场强：Fqoqr讨论场强方向正电荷受力方向正电荷q，E与r的方向一致，是背向q的；负电荷q，E与r的方向相反，是指向q的；112、点电荷系的场强qnq1q2q3Pr1r2r3rn根据场强叠加原理：点电荷系的场强：E12第一章静电学基础理论线状带电体：面状带电体：几种典型带电体的场强：任意带电体：13几种常见的电场线：正点电荷静电场线14负点电荷静电场线15等量同号电荷16不等量异号电荷17正负带电板18偶极子：等量异号电荷193、电场线密集处电场强，电场线稀疏处电场弱。1、电场线起始于正电荷，终

8、止于负电荷，不会中断。2、电场线不闭合，不相交。静电场中电场线的特点：4、电场线在某点的切线代表该点的场强方向。20§1-3高斯定理电场强度通量（电通量）e：通过电场中任一曲面的电场线条数。计算：均匀电场中通过平面S的电通量21高斯(K.F.Gauss)是德国物理学家和数学家，他在理论物理和实验物理以及数学方面均有杰出的贡献。他导出的高斯定理表述了电场中通过任一闭合曲面的电通量与该曲面所包围的源电荷之间的定量关系，是静电