《静电场的基本规律》PPT课件

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1、1主讲人：邓富国fgdeng@bnu.edu.cn银河系电磁学2011.2Electromagnetics2教材《电磁学》梁灿彬、秦光戎、梁竹健编著，高等教育出版社3参考书《电磁学》赵凯华编，高等教育出版社4学习基本要求：1.课前预习，课后复习；按时、独立完成作业，及时提交作业2.按时到课，不缺习、不迟到、不早退，有事请假(上课前交请假申请)3.认真听课，做好笔记，有问题及时提出，尽快解决5成绩结构平时成绩：30分作业：5分,单周四上课前交作业(从第3周开始)；缺交、迟交-1分/次出勤：5分，迟到一次扣1分，缺课一次扣2分期中考试：20分期末考试：70分6电磁学概述一.

2、研究对象宏观电磁场的基本规律及带电物质之间的相互作用二.电磁学的意义理论基础：微观结构、物理性能，物理光学等实际应用：电气化、自动化等等三.电磁学的发展现象本质，孤立统一，实验规律理论体系辩证的发展过程四.学习中应注意抓主要矛盾，进一步掌握用高等数学的方法解决物理问题的基本思想7第一章静电场的基本规律8一、电荷1、定义：带电的物体叫电荷。（或能够参与电磁相互作用的物体）2、电荷的种类：正电荷和负电荷；3、电量：电荷带电的多少或参与电磁相互作用的强弱§1-2电荷和库仑定律9导体、绝缘体和半导体导体——导电性能很好的材料。电荷能够从产生的地方迅速转移或传导到其它部分的物体。电介

3、质（绝缘体）——导电性能很差的材料。电荷只能停留在产生的地方的物体。半导体——导电性能介于导体和绝缘体之间的材料。对温度、光照、压力、电磁场等外界条件极为敏感。（各种金属、电解质溶液）（云母、胶木等）10宏观带电体的带电量qe，准连续夸克e=1.60210-19库仑，为电子电量电荷量子化密立根实际带电体所带的电荷是基本电荷的许多倍，可以忽略电荷的量子性引起的微观起伏，而认为电荷是连续分布的11一、电荷：量度物体带电程度的量1.种类：“+”、“-”，同斥，异吸2.量子性：3.电荷守恒定律：任何孤立体系的电量，即其正负电荷的代数和，在任何物理过程中始终保持不变.4.电荷的

4、相对论不变性电荷的电量与运动状态无关12二、库仑定律在真空中，两个静止点电荷q1及q2之间的相互作用力的大小和q1与q2的乘积成正比，和它们之间距离r的平方成反比；作用力的方向沿着它们的联线，同号电荷相斥，异号电荷相吸。库仑定律的数学表达式：q1q2rF13点电荷可以简化为点电荷的条件:Q1rddr<<观察点P点电荷：只带电荷而没有形状和大小的物体。14库仑定律只适合于真空中的点电荷相互作用。比例系数k可以表示为：这里ε0称为真空中的介电常数。实验发现：在10-15米至103米范围内库仑定律都成立。这表明库仑力是长程力。库仑力遵守牛顿第三定律。说明：15静电力的叠加原理：离

5、散状态连续分布作用于某电荷上的总静电力等于其他点电荷单独存在时作用于该电荷的静电力的矢量和。16库仑定律说明：2.距离平方反比关系的证明1.与万有引力的比较与启示电摆实验装置扭秤卡文迪许同心球实验草图17例1按量子理论，在氢原子中，核外电子快速地运动着，并以一定的概率出现在原子核（质子〕的周围各处，在基态下，电子在半径ｒ＝0.529×10-10ｍ的球面附近出现的概率最大.试计算在基态下,氢原子内电子和质子之间的静电力和万有引力,并比较两者的大小.引力常数为G=6.67×10-11N﹒m2/kg2．解:按库仑定律计算,电子和质子之间的静电力为18应用万有引力定律,电子和质子之

6、间的万有引力为由此得静电力与万有引力的比值为19可见在原子中,电子和质子之间的静电力远比万有引力大,由此,在处理电子和质子之间的相互作用时,只需考虑静电力,万有引力可以略去不计.而在原子结合成分子,原子或分子组成液体或固体时,它们的结合力在本质上也都属于电性力.20例2设原子核中的两个质子相距4.0×10-15m,求此两个质子之间的静电力.可见,在原子核内质子间的斥力是很大的。质子之所以能结合在一起组成原子核,是由于核内除了有这种斥力外还存在着远比斥力为强的引力_____核力的缘故。上述两个例题,说明了原子核的结合力远大于原子的结合力,原子的结合力又远大于相同条件下的万有引

7、力。解:两个质子之间的静电力是斥力,它的大小按库仑定律计算为21例3在图中,三个点电荷所带的电荷量分别为q1=-86C,q2=50C,q3=65C。各电荷间的距离如图所示。求作用在q3上合力的大小和方向。解:选用如图所示的直角坐标系。q2q1q3F31F32F30.6m0.52m0.3mijxy22电荷q2作用于电荷q3上的力的大小为力沿x轴和y轴的分量分别为按库仑定律可算得q1作用于电荷q3上的的大小为23力沿x轴和y轴的分量分别为根据静电力的叠加原理,作用于电荷q3上的合力为合力的大小为24合力与x轴的