6.1 库伦定律 静电力叠加原理.ppt

1,第6章静电场,6.1库仑定律静电力叠加原理,6.2电场强度,6.3高斯定理,6.4电势,6.5静电场中的导体,6.6电容器的电容,6.7静电场中的电介质,6.8电容器的储能公式静电场的能量,2,电磁现象是普遍存在的自然现象之一，以“电磁运动及其相互作用规律”为研究对象的电磁学是物理学的重要组成部分。通过对电磁现象研究，人们认识到物质不但能以实物的形式存在，而且还能以场的形式存在。,3,电磁学理论的形成是物理学史上的一次大综合,法拉第的电磁感应定律：电磁一体,麦克斯韦电磁场统一理论（19世纪中叶）,赫兹在实验中证实电磁波的存在，光是电磁波.,技术上的重要意义：发电机、电动机、无线电技术等.,4,早期，人们通过毛皮与琥珀的摩擦和对自然界闪电的观察发现了电相互作用现象.对电的定量研究则始于库仑定律.,5,经其他物体摩擦过的物体所具有的吸引轻小物体的性质表明物体带了电。,实验表明，自然界中只存在两种电荷：正电荷（如：丝绸摩擦过的玻璃棒所带电荷）负电荷（如：毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带电荷）同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。,正常情况下，每个原子核所包含的电子数和质子数相等，物体对外呈电中性，通过摩擦、感应可使物体（局部）带电。,6.1.1电荷,6,物体能够产生电磁现象归因于物体所带的电荷以及电荷的运动。当物质处于电中性时，质子数电子数，当物质的电子过多或过少时，物质就带有电。物体带电的本质是两种物体间发生了电子的转移。即一物体失去电子带正电，另一物体得到电子带负电。定义：物体所带电荷的多少叫作电量。单位：库仑（C）注意不是国际单位制的基本单位,6.1.1电荷,7,实验证明，在自然界中，任何带电体的电量只可能是某一基本单元的整数值。,电子电荷,1897年J.J.汤姆孙测量了阴极射线粒子的电荷与质量之比，发现了电子；1913年R.A.密立根通过油滴实验得出带电体的电荷:,电荷的量子化,8,电荷的这种只能取离散的、不连续的量值的性质，叫作电荷的量子化。本章所涉及的带电体的电荷往往是基本电荷的许多倍，这时只从总体效果上认为电荷是连续地分布在带电体上的，而忽略了电荷量子化引起的起伏。,电荷的量子化,9,电荷守恒定律,假如一个系统中有两个电中性的物体，由于某些原因，使得一些电子从一个物体移动到了另一个物体上，则前者带正电，后者带负电，但两物体正负电荷的代数和仍为零。内容：不管系统中的电荷如何迁移，系统的电荷的代数和保持不变。说明：电荷守恒定律是自然界的基本守恒定律之一，无论在宏观领域，还是在微观领域都是成立的。,10,关于电荷1电荷不能脱离其电场而单独存在；2电荷不能脱离其质量而单独存在；3电子电荷分布的最小范围：r110-18m。4一个电荷的电量与它的运动状态无关，即系统所带电荷与参考系的选取无关。,电荷守恒定律,11,库仑(C.A.Coulomb17361806）,法国物理学家，1785年通过扭秤实验创立库仑定律,使电磁学的研究从定性进入定量阶段.电荷的单位库仑以他的姓氏命名.,6.1.2库仑定律,12,1、点电荷点电荷是一个理想化的物理模型，当两个带电体本身的线度比它们之间的距离小得很多时，带电体可近似地当作点电荷，即不考虑其大小和形状。,6.1.2库仑定律,13,2、库仑定律（CoulombLaw）1785年，法国物理学家库仑利用扭秤实验直接测量了两个带电球体之间的作用力。库仑在实验的基础上，提出了两点电荷之间相互作用的规律，即库仑定律：库仑定律：在真空中，两个静止的点电荷之间的相互作用力，其大小与点电荷电量的乘积成正比，与两点电荷之间距离的平方成反比，作用力在两点电荷之间的连线上，同号电荷互相排斥，异号电荷互相吸引。,2019/12/12,14,可编辑,15,假设两点电荷的电量分别为q1、q2，由电荷q1指向电荷q2的位置矢量为r，则电荷q2受到电荷q1的作用力（又称库仑力）:,2、库仑定律（CoulombLaw）,16,为真空电容率,为由电荷q1指向电荷q2的位置矢量的单位矢量,2、库仑定律（CoulombLaw）,17,大小：,方向：,和同号相斥，异号相吸.,END,18,2019年12月12日星期四,库仑定律是一实验定律,其精确性已经受了各种检验,它在原子尺度内也是适用的,可正确描述电子与原子核间的作用力,而且对于原子结合成分子,原子、分子聚合成固体、液体的力也可给出正确说明.,19,库仑定律万有引力定律电荷之间相互作用力万有引力,系数：,引力常量：,方向：同性电荷相斥，异性电荷相吸。,方向：相互吸引,20,解,例在氢原子内,电子和质子的间距为.求它们之间电相互作用和万有引力,并比较它们的大小.,21,微观粒子领域：与静电力相比，万有引力完全可以忽略。而在宏观领域，尤其是大质量天体之间的作用，则是万有引力起主导作用。,22,库仑定律只讨论两个静止点电荷之间的作用力，当考虑两个以上的静止点电荷之间的作用时，就必须补充另一个实验事实：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。这一结论叫静电力叠加原理。,6.1.3静电力叠加原理,23,对于由n个