太原理工大学物理李孟16771电荷库伦定律

1、 太原理工大学物理系太原理工大学物理系电磁运动电磁运动是物质运动的一种基本运动形式，电是物质运动的一种基本运动形式，电磁相互作用是自然界四种基本相互作用之一磁相互作用是自然界四种基本相互作用之一.电磁学电磁学静电场静电场真空中的静电场真空中的静电场导体和电介质中的静电场导体和电介质中的静电场稳恒磁场稳恒磁场真空中的磁场真空中的磁场磁介质中的磁场磁介质中的磁场电磁感应电磁感应maxwell方程组与电磁场方程组与电磁场第三篇第三篇 电磁学电磁学 太原理工大学物理系太原理工大学物理系一、电荷一、电荷处于带电状态的物体称为处于带电状态的物体称为带电体带电体. .电量电量表示物体所带电荷多寡程度的物理量

2、表示物体所带电荷多寡程度的物理量, ,用符用符号号q 表示表示. .电荷是物质电荷是物质的基本属性的基本属性质量质量电荷电荷 物体的物体的引力相互作用本领引力相互作用本领 物体的电物体的电相互作用本领相互作用本领电荷的种类：自然界只存在两种电荷，电荷的种类：自然界只存在两种电荷，正电荷正电荷和和负电荷负电荷。7-1 7-1 场场 电场电场 电荷电荷第七章第七章 真空中的静电场真空中的静电场 太原理工大学物理系太原理工大学物理系电荷的量子化：电荷的量子化：某物理量的值不是连续可取值而某物理量的值不是连续可取值而只能取一些分立值，则称其为量子化只能取一些分立值，则称其为量子化. .自然界物体所带电

3、荷自然界物体所带电荷e = 1.60210-19cn= 1、2、3注：注：宏观带电体的带电量宏观带电体的带电量qe，电荷的不连续性，电荷的不连续性表现不出来。表现不出来。1913年美国物理学家密立根设计了有名的油滴试年美国物理学家密立根设计了有名的油滴试验，直接测定了此基元电荷的量值。验，直接测定了此基元电荷的量值。 夸克模型夸克模型 强子的夸克模型具有分数电荷（强子的夸克模型具有分数电荷（ 或或 ）但实验上尚未直接证明但实验上尚未直接证明. .e31e32neq 太原理工大学物理系太原理工大学物理系二二 电荷守恒定律电荷守恒定律 在一个和外界没有电荷交换的系统内，正负电荷在一个和外界没有电荷

4、交换的系统内，正负电荷的代数和在任何物理过程中保持不变。的代数和在任何物理过程中保持不变。cqi聚变反应聚变反应nhehh10423121例如例如在不同参考系中观察在不同参考系中观察, ,同一粒子的同一粒子的q不变。不变。电量电量是相对论不变量是相对论不变量正负电子湮灭正负电子湮灭2ee 太原理工大学物理系太原理工大学物理系电电 荷荷电电 场场电电 荷荷场是一种特殊场是一种特殊形态的物质形态的物质实物实物物物 质质 场场三、电场三、电场静电场的主要表现静电场的主要表现: :力：力：放入电场中的任何带电体都要受到电场所作放入电场中的任何带电体都要受到电场所作 用的力用的力-电场力电场力功：功：带

5、电体在电场中移动时，电场力对它作功带电体在电场中移动时，电场力对它作功. . 太原理工大学物理系太原理工大学物理系 电场中每一点都对应有一个矢量电场中每一点都对应有一个矢量 ，这些矢量，这些矢量的总体构成一个矢量场。的总体构成一个矢量场。eeqeq 太原理工大学物理系太原理工大学物理系 矢量场的矢量场的宏观特征表宏观特征表现为：矢量场现为：矢量场“源源” 及及“旋旋”，它是矢量固有性质的反映。它是矢量固有性质的反映。 矢量场矢量场无旋无旋 静电场是矢量场，通过讨论静电场的通量和静电场是矢量场，通过讨论静电场的通量和环流得到静电场的性质环流得到静电场的性质. .在高等数学中，可以得到矢量场一般性

6、的结论：在高等数学中，可以得到矢量场一般性的结论：矢量场矢量场无源无源0sdas0sdas矢量场矢量场有源有源0l dal0l dal矢量场矢量场有旋有旋 太原理工大学物理系太原理工大学物理系 1785年法国物理学家库仑年法国物理学家库仑采用电扭秤反复采用电扭秤反复研究了两个静止点电荷之间的作用力，并总结研究了两个静止点电荷之间的作用力，并总结出出库仑定律库仑定律：7-2 7-2 库仑定律库仑定律一、点电荷一、点电荷qd观察点观察点pr r若带电体的线度若带电体的线度带电体间的距离，则带电带电体间的距离，则带电体可看成点电荷。体可看成点电荷。 太原理工大学物理系太原理工大学物理系 在在真空中真

7、空中，两个，两个静止的点电荷静止的点电荷q1和和q2之间的相之间的相互作用力大小和互作用力大小和q1 与与q2的乘积成正比，和它们之间的乘积成正比，和它们之间的距离的距离r平方成反比；作用力的方向沿着他们的联平方成反比；作用力的方向沿着他们的联线，同号电荷相斥，异号电荷相吸。线，同号电荷相斥，异号电荷相吸。数学表达式为数学表达式为0221rrqqkf二、库仑定律二、库仑定律 太原理工大学物理系太原理工大学物理系作用力为吸引力作用力为吸引力1q12r21f12f2q021qq12r21f12f1q2q1221ff遵从牛顿第三定律遵从牛顿第三定律021qq作用力为排斥力作用力为排斥力 太原理工大学物理系太原理工大学物理系在国际单位制中，在国际单位制中，通常引入一个新的常量通常引入一个新的常量0（真空电容率真空电容率）代替）代替k041k1221201085. 8nmc229100 . 9cmnk三、三、 静电力满足叠加原理静电力满足叠加