第1章真空中的静电场总结.doc

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1、第1章真空中的静电场1.1复习笔记§1．1一、电荷与库仑定律一1．、电荷与电荷守恒定律（1）电荷的分类①正电荷：是指与把丝绸摩擦过的玻璃棒上的电荷性质相同的电荷称为正电荷；②负电荷：是指，与毛皮摩擦过的橡胶棒上的电荷性质相同的电荷．称为负电荷电荷是带电基本粒子的一种属性．（2）电荷的量子化①概念：实验上又发现所有带电基本粒子的电荷电量都是电子电荷电量绝对值e的正、负整数倍，而e的精确值实验测得为e=1.（46）×10-19C所以自然界任何宏观带电体所带电荷电量的最小变化量为e，即带电体电量的改变是一份一份地增加或减小，每一份的电量值

2、为e，这称为电荷的量子化．．②特征：电量e对宏观电磁测量仪器来说是太很小了，以至于e电量对宏观测量带来的影响无法察觉，所以在以研究宏观电磁现象规律为其内容的经典电磁学中，一般不考虑电荷的量子化，任何宏观带电体的电量变化量△q宏观上仍可看做是连续变化的随意小量．（3）电荷守恒定律大量实验事实表明：对于任何一个没有净电量出入其边界面的物质系统（称为电孤立系统），不管系统内的物质如何运动或变化，系统内正、负电荷电量的代数和，即系统的总电量将保持不变．①，这是一条自然界的普遍规律，称为电荷守恒定律。对于摩擦起电来说，摩擦前的玻璃棒和丝绸可看

3、做一个电孤立系统，系统的总电量为零，摩擦后，玻璃棒上带的正电荷电量q一定等于丝绸上带的负电荷电量-q，系统总的电量仍等于零。如果以玻璃棒作为我们的研究系统，在同丝绸接触摩擦时，这不是一个电孤立系统，摩擦过程中玻璃棒里的部分电子将带着负电荷通过其表面（边界面）跑到丝绸上，或者说通过玻璃棒的边界面有正电荷从丝绸流到了玻璃棒上，摩擦前后玻璃棒上电量的改变量就等于摩擦过程中从玻璃棒表面流进的正电荷电量。因此，电荷守恒定律也可以这样另一种表叙述：一个系统内电荷总电量的改变量等于通过其边界流入人的净电荷电量．电荷守恒定律的这种表述其数学表达式，

4、我们将在第3章中给出电荷守恒定律，不管在宏观领域还是在微观领域都是成立的。譬如在核反应、核衰变、核聚变乃至基本粒子的产生、湮没过程中，都是成立的。下面是太阳上核聚变反应的一种可能链式反应过程：其中，每一步反应都遵守电荷守恒定律，高能光子在重核作用下产生正、负电子的过程也满足电荷守恒定律。②最后需指出，大量事实表明，带电体所带电荷的电量与带电体的运动速度无关，．带电体相对于不同的参考系，其运动速度是不同的，但其电荷电量是相同的，这与物体的质量随其速度变化而改变不同，称之为即电荷的相对论不变性．二、2．库仑定律（1）点电荷①定义：点电荷

5、是指任何两个带电体之间都有相互作用力，两个静止带电体间的相互作用力，一般与两带电体所带的电量、两带电体的形状、大小、电荷在它们上面的分布情况以及它们之间的相对距离都有关系．实验发现，随着两带电体之间的距离增大，它们之间的作用力受它们的大小、形状及电荷分布情况的影响会减小．当两个带电体之间的距离远远大于它们本身的线度时，它们之间的相互作用力受它们的大小、形状及电荷分布情况的影响可以忽略，在这种情况下，两个带电体可以简化为两个具有一定电荷电量的空间点，这种具有一定电量而且可以忽略其体积大小、形状及其电荷分布情况对所讨论问题的影响的带电体

6、，称为点电荷．②特征：“点电荷”与力学中的“质点”一样，是抽象化了的理想模型．，借助这种模型，可以把很小的带电体所带电量与其空间位置这两个因素在所讨论的问题中突出出来进行研究，而把带电体的大小、形状及其上的电荷分布等次要因素忽略掉，从而使问题得以简化，待主要因素对问题的影响关系搞清楚之后，再去研究那些次要因素对问题的影响就方便多了．这种借理想模型使问题简化的方法，是物理学中研究问题的一种重要方法（2），也是“抓主要矛盾”这一原则的具体运用．直到18世纪中叶，人们对电磁现象的研究基本还处于定性的观察摸索阶段．1785年，法国物理学家库

7、仑（C．A．Coulomb，1736～1806）利用他自己设计的库仑扭秤研究了两个可视为点电荷的静止带电体之间的相互作用力，并发表了著名的库仑定律，从此电磁学的研究才进入了定量的实验研究阶段．库仑定律①用文字表述为概念：真空中两个静止点电荷之间的作用力与它们所带电荷的电量乘积成正比，与它们之间的距离平方成反比．作用力的方向沿它们之间的连线，同性电荷为斥力．异性电荷为引力．②表达式a．式中如果用q1、，q2分别表示两个点电荷的电量，r21=r21，表示从点电荷q1到点电荷q2的距离矢量（r12为q1与q2之间的距离，为从q1指向q2方

8、向的单位矢量），表示从点电荷q2到点电荷q1的距离矢量（r21=r21，仍为q1与q2之间的距离；为从q2指向q1方向的单位矢量），，．则按库仑定律，点电荷q1作用于点电荷q2的静电力f12和点电荷q2作用于点电荷q1的作用力，f21