《库仑定律电场强度》PPT课件

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1、电磁学是研究物质间的电磁相互作用以及电磁场的产生、变化和运动的学科。与力学相比，电磁学的思路和方法都不同。力学：从牛顿定律出发，得到动量及动能的规律。电磁学：电现象、磁现象、电生磁、磁生电、电磁场方程组电磁学中主要的数学方法：微元积分法、矢量代数。磁学和电学，思路相似，其规律在形式上也有很多相似的地方。第十二章真空中的静电场electrostaticfieldinvacuum本章主要内容：静电场的基本定律：库仑定律、场强叠加原理静电场的基本定理：高斯定理、环路定理描述静电场的物理量：电场强度、电势研究带电体激发的

2、静电场在空间的分布规律及其基本特性：一、电荷（Electriccharge）（自学）1.电荷的种类：12.1电荷、库仑定律自然界只存在两种电荷，同种电荷相排斥，异种电荷相吸引。美国物理学家富兰克林首先将其称为正电荷和负电荷。γ光子不带电，而电子对的产生和湮灭并不破坏电荷守恒的假设。2.电荷守恒定律（lawofconservationofcharge）+-电子对产生电子对湮灭-现代实验+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。电荷守恒定律适用于一切宏观和微

3、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。电荷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，但电荷既不能被创造，也不能被消灭。自从汤姆逊发现电子后，研究者们就提出了各种各样的方法测量电子的电量。3.电荷量子化(chargequantization)密立根的实验从1906年持续到1917年美国芝加哥大学的R.A.Millikan于1913年发表了一份报告，他用一个油滴在两个水平带电板间的升降实验精确地测量了电子的电量：e=1.60217733×10-19库仑（C）迄今所知，电子

4、是自然界中存在的最小负电荷，质子是最小的正电荷。它们的带电量都是基本电荷e。他同时证明：任何带电体的电量的变化是不连续的，只能是基本电荷e的整数倍，目前，电荷量子化已在相当高的精度下得到了验证。即：任何带电体或其它微观粒子所带的电量都是e的整数倍，即：，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。电荷最基本的性质是与其他电荷相互作用，所以电荷之间相互作用的规律是电现象最基本的规律。这方面的规律是由法国工程师库仑(1736～1806)通

5、过实验确定的，叫做库仑定律。库仑定律直接给出的是点电荷之间相互作用的规律。点电荷：只考虑带电体的电量，可以忽略形状和大小的带电体条件:带电体本身的线度d<<到其它带电体的距离r二、库仑定律(Coulomb’sLaw)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。库仑法国物理学家在真空中，两个静止点电荷之间的相互作用力的

6、大小，与它们的电量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比；作用力的方向沿着它们的连线，同号电荷相斥，异号电荷相吸。库仑定律的表述：表示单位矢量或：比例系数由实验确定为：通常引入另一常数0来代替k，使——真空介电常数或电容率(Permittivityofvacuum)≈9.0×109N·m2·C-2将库仑定律的表达式写作：2）库仑力满足牛顿第三定律说明：1）库仑定律是实验定律，只适用于真空中两个静止的点电荷。3）静电力的叠加原理排斥力使带电的头发直立起来例题在氢原子中，电子与质子的距离为5.310-11m，试

7、求静电力及万有引力，并比较这两个力的数量关系。可忽略解：12.2电场电场强度历史上的两种观点:超距的观点:电荷→电荷电场的观点:电荷→场→电荷19世纪30年代，英国科学家法拉第在研究电磁现象的实践中，以不同凡响的想象力提出：带电体和带磁体发出一种类似橡皮绳的力线，通过这些力线，带电（磁）体间相互作用。库仑定律给出了两个静止点电荷之间相互作用的定量关系，但是这个作用是通过什么机制来传递的呢？一、电场(electricfield)→→→任何电荷的周围，都存在一种特殊的物质，称为“电场”。电荷1电荷2电场1电场2电荷与

8、电荷之间通过它们的电场相互作用，这种相互作用的传递是需要经历一段时间的。+法拉第的思想如今已发展成为“场”的概念。按照场论的观点，2）当带电体在电场中移动时，电场力作功，这表明电场具有能量。电场的物质性：静电场：相对于观察者静止的电荷所产生的电场电场具有质量、动量、能量，是物质存在的一种形式。静电场的基本性质：1）对处在电场中的带电体施以力的作用——电场力；场既是一种物质