4.1 电荷和库仑定律

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1、第4章静电场4.1电荷和库仑定律4.2电场和电场强度4.3电通量和高斯定理4.4静电场的环路定理和电势4.5由电势求电场强度17～20世纪前叶，人们通过大量的实验研究和理论分析，认识到电磁现象是与电场和磁场相联系，并且用矢量场的数学性质来表达电磁学规律，建立了以麦克斯韦方程组为基础的电磁学理论。电磁学：研究宏观电磁现象如果在空间各点存在着一个矢量，它的大小和方向都是空间位置的函数，那么这个矢量就形成一个矢量场。电场和磁场都是矢量场，相应的矢量分别是电场强度和磁感应强度。4.1电荷和库仑定律4.1.1电荷4.1.2库仑定律4.1.1电

2、荷电荷：微观粒子的一种内禀属性电荷的量子化：电量的绝对值总是一个基本电荷的电量的整数倍（密立根油滴实验）基本电荷：实验证实：电子的半径小于1018m，可以把电子看成点电荷。电磁现象归因于电荷及其运动电子内部是否有结构，为什么电荷能集中在这么小的范围内而保持稳定，目前的实验研究尚未深入到这一尺度。实验表明：带电物体的电量与物体的运动速率无关，即在不同惯性系中观测，同一带电物体的电量相同。电荷守恒定律：在已经发现的一切宏观过程和微观过程中，孤立系统的总电量保持不变。4.1.2库仑定律两个静止点电荷在真空中的相互作用力的大小，与两个点电

3、荷电量的乘积成正比，与它们之间的距离平方成反比；同号电荷相斥，异号电荷相吸。在国际单位制（SI）中：真空介电常量或真空电容率：9109N·m2/C2实验表明，距离在1017～107m范围内库仑定律精确的成立。维系电子和原子核形成原子的是库仑力，而不是万有引力。实验表明，两个以上的点电荷对一个点电荷的作用力，等于各个点电荷单独存在时对该点电荷库仑力的矢量和库仑力还是原子构成分子，分子构成固体、液体等凝聚态物质的主要相互作用。电力叠加原理：给定电荷分布，原则上用库仑定律和电力叠加原理可以解决全部静电学问题。【例4.1】在一长度为L

4、、单位长度的电量为的均匀带电细棒的延长线上，与棒端距离为a处有一点电荷q0。求q0受到的库仑力。解电荷元：dq=dx—点电荷如果a>>L，由泰勒展开：这说明，当q0与带电棒的距离远大于棒的长度时，就可把带电棒看成点电荷。