大学物理第4章(许瑞珍、贾谊明版)ppt课件.ppt

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1、第4章真空中的静电场内容：1.电荷2.库仑定律3.电场强度4.电场强度通量高斯定理5.静电场的环路定理6.电势能　电势8.静电场中的电偶极子重点：难点：求解连续带电体的电场，高斯定理的理解1.概念：电场强度、电势、电势能2.规律：静电力叠加原理、库仑定律、高斯定理、环路定理3.模型：点电荷、电偶极子、球（轴、面）对称连续带电体电相互作用库仑定律静电场稳恒电场电场强度电通量高斯定理环路定理电势静电场的基本性质与带电粒子的相互作用导体的静电平衡电位移矢量介质中高斯定理电介质极化电场能静电力叠加原理电容结构框图2.电

2、荷正电荷负电荷同号相斥，异号相吸。3.电荷的量子性：4.1电荷1.起电方式：摩擦起电感应起电接触起电密立根测定电子电荷的实验1909年密立根测量电子电荷；1923年获得诺贝尔物理奖。方法：观察均匀电场中带电油滴的运动。不加电场时油滴在重力和阻力的作用下，最后得到终极速度。由此式可从实验中测量油滴的质量。加电场时油滴在重力、阻力和电场力的作用下，最后也得到终极速度。因而可得油滴的电荷为4.电荷守恒定律：孤立系统的任何过程中正负电荷的代数和始终保持不变。5.电荷的相对不变性电荷量与带电体的运动状态无关。适用于一切宏

3、观和微观过程，是物理学基本定律之一。在不同参考系内观察，同一带电体的电量不变。（1947年，富兰克林）4.2库仑定律1773年发表有关材料强度的论文，所提出的计算物体上应力和应变分布情况的方法沿用到现在。1777年开始研究静电和磁力问题，发明扭秤。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。扭秤库仑(1736~1806)法国工程师、物理学家。Franklin首先发现带电金属小杯内的软木小球完全不受杯上电荷的影响;在Franklin的建议

4、下，Priestel做了实验——提出问题1、库仑定律的建立观察现象，提出问题由牛顿力学可知：球壳对放置在壳外的物体有引力，而放置在球壳内任何位置的物体受力为零。猜测答案类比：电力与距离平方成反比（1766年做的实验，未被重视）1769年Robison首先用直接测量方法确定电力定律，得到两个同号电荷的斥力两个异号电荷的引力比平方反比的方次要小些。（研究结果直到1801年发表才为世人所知）设计实验1772年Cavendish遵循Priestel的思想设计了实验验证电力平方反比律，如果实验测定带电空腔导体的内表面确实

5、没有电荷，就可以确定电力定律是遵从平方反比律的即他测出不大于0.02（未发表，100年以后Maxwell整理他的大量手稿，才将此结果公诸于世。1785年Coulomb测出结果精度与十三年前Cavendish的实验精度相当电斥力——扭称实验，数据只有几个，且不准确（由于漏电）——不是大量精确的实验；电引力——单摆实验得在真空中，两个静止的点电荷之间的相互作用力，其大小与两个电荷所带电量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比；作用力的方向沿着两点电荷的连线。2.库仑定律(静电学的基础)由施力电荷指向受力电荷的单位

6、矢量真空电容率或真空介电常数适用范围:目前认为在范围均成立。成立条件：真空中的静止点电荷点电荷：带电体本身线度远小于问题所涉及的距离，以致其形状和电荷的分布状况可忽略，当作一个带电的几何点。施力电荷相对观察者静止，受力电荷可以是运动的。精度：（1）分立的电荷系3、静电力叠加原理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作用力的矢量和。P118（4－1）在边长为a的正方形的四角，依次放置点电荷q、2q、-4q、2q，它的几何中心放置一个单位正电荷，求这个电荷受力的大小和方向。（2）连续

7、带电体作用在点电荷上基本思路：将连续带电体视为无数多点电荷的集合！任取一个电荷元，该微元作用于q0上的作用力为：Qq（注意：矢量积分的过程！）例（4－2）有一带电q的点电荷与一长l、线电荷密度为的均匀带电绝缘细棒沿同一直线放置，棒近端与点电荷相距为l，求棒与点电荷间静电相互作用力。解：如图建立坐标系。在任意x处取一微元dq作为点电荷。练习一点电荷q放置在长l、线电荷密度为的均匀带电绝缘细棒的中垂线上，且距离棒l/2，求棒与点电荷间静电相互作用力。解：如图建立坐标系。在任意x处取一微元dq作为点电荷。xyxy=0

8、对称性分析，Fx=0xy4.3电场强度1.电场概念的建立17世纪：超距作用：力可以通过一无所有的空间以无穷大速率传递，关键是归纳力的数学形式而不必探求其传递机制.带电物体间如何相互作用？整个18世纪和19世纪的大半，力的超距作用思想风行欧洲大陆.英国牛顿：1686年，万有引力定律明了月球和行星的运动以及潮汐现象，似乎支持了超距作用法国笛卡尔：力靠充满空间的“以太”的涡旋运动和弹性形变传