电荷和静电场(修改)课件.ppt

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1、第十章电荷和静电场§10-1电荷和库仑定律一、电荷：原子：1）质子“+”2）中子电中性（靠近中心为正“+”，靠外为“-”，正负电量相等，对外不显电性）3）电子“-”1）获得电荷方法1、电荷：摩擦起电：丝绸摩擦过的玻璃棒“+”质子毛皮摩擦过的橡胶棒“-”电子2）感应起电+-

2、+-+通过这一方法可以获得只带正电荷或负电荷的金属导体2、电荷电量1911—1913密立根油滴实验验证气体液体电荷有最小单位电量1923诺贝尔奖密立根e＝（4．774±0．009）×10-10esu，确证了元电荷的存，宏观带电体的

3、带电量q>>e准连续1914李耀邦密立根油滴实验验证固体中有最小电量2）电荷的相对论不变性在不同参考系中观察，同一带电粒子的电量不变取分立不连续值——量子化1）物体带过剩电荷的总量19世纪60年代夸克美国物理学家默里.盖尔曼和G.茨威格各自独立提出。夸克反夸克可能带e/3、2e/33、电荷守恒定律对于一个孤立系统，没有净电荷出入其边界，则该系统的正负电荷电量的代数和将保持不变说明：摩擦起电或感应起电这些使物体带电的方法不可能制造电荷，其本质是电子迁移改变了电中性的状态，使物体有净余电荷存留(即电荷的

4、再分布)。4、电荷是相对论不变量二、库仑定律1、点电荷：当带电体之间的距离与它们的线度比起来大得很多时，就可以忽略带电体自身的大小、形状及在它上面电荷的分布情况，而把它看成一个带电的几何点，数学描述：可简化为点电荷的条件说明：1）此条件具有相对性，何时满足视精确度要求而定。2）满足条件的前提下，电荷承载体的形状对问题的分析无影响。2、库仑定律（实验定律）（1785—1789）库仑扭称实验——同性电荷电摆——异性电荷（类似单摆）例：真空中两静止点电荷：由点电荷1指向点电荷2的位置矢量相对于惯性系观察，

5、自由空间（或真空）中两个静止点电荷的作用力（斥力或引力统称库伦力）与这量个电荷所带电量的乘积成正比，与它们之间的距离的平方成反比，作用力的方向沿着这两个点电荷的连线。相对于观察者静止的电荷，当电荷相对观察者以接近光速运动时需作修正。定律内容：静止电荷：库仑定律的说明：1）与万有引力在实验及表达形式上相近2）电荷的电性可代入表达式计算4）关于系数3）与距离平方反比的关系决定了电场的很多性质5）关于库仑定律的大范围的适应性及精确性（P235最后一段)解：0.6m0.4mr1r2例2：有四个点电荷，电量都

6、是+Q,分别放在边长为a的正方形的四个顶点（1）正方形中心放一个怎样的电荷，能使每个电荷都达平衡?（2）平衡与正方形的边长有无关系？平衡是否稳定？两个点电荷之间的作用力并不因第三个点电荷的存在而有所改变。因此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的作用力的矢量和——电力的叠加原理解：思考：电量都是Q的两个点电荷，相距为L,连线中点为o；有一电量为q的点电荷，在连线中垂线上距o为x处（1）求电荷q所受的静电力；（2）若电荷q从静止开始运动（只考虑静电力）它将如何运动？就

7、Q，q同号，异号分别讨论。解：xrArB解：F的方向：1>沿中垂线向上（Q，q同号），开始静止，速度为0，故q的运动方向与F相同，q沿中垂线向上，作变加速直线运动，直到无穷。2>沿中垂线向下（Q，q异号），沿x作往复运动。作业：P299.10.310.5思考：电量都是Q的两个点电荷，相距为L,连线中点为o；有一电量为q的点电荷，在连线中垂线上距o为x处（1）求电荷q所受的静电力；（2）若电荷q从静止开始运动（只考虑静电力）它将如何运动？就Q，q同号，异号分别讨论。§10-2电场和电场强度一、电场：（

8、场、物质、传递力的物质、速度为光速）二、电场强度定义：传递电荷间相互作用的物质特性：对进入其中的电荷产生由该场传递的电场力作用。激发传递电场力源电荷电场场中电荷大小：单位电荷在该点所受电场力的大小；方向：与正电荷在该点所受电场力的方向一致；：试探电荷，电量很小（why?）；单位：N/C=V/m;讨论：习题10.8三、电场强度的计算：1）单个点电荷产生的电场结论：电场只与源电荷及场点位置相关而与q0无关。本质式：思考题：习题10.92）多个点电荷产生的电场结论：在n个点电荷产生的电场中某点的电场强度等

9、于每个点电荷单独存在时在该点所产生的电场强度的矢量和。——电场叠加原理3）任意带电体产生的电场解题步骤：1）建立坐标系；2）取微元；3）写出微分量；4）进行积分运算dqq例1：求电偶极子中垂线上离电偶极子甚远处任一点的电场强度。解：结论：电偶极子中垂线上距离电偶极子中心较远处各点的电场强度与电偶极子的电矩成正比，与该点离电偶极子中心的距离的三次方成反比，方向与电矩的方向相反。解：P259例:10-3Pxoxoy扩展：解：a例3:如图q（q>0）均匀分布于半径为a的细圆