高中物理竞赛4.1 电荷、库仑定律课件

第二篇电磁学

第6章电磁感应第4章静电场第5章稳恒磁场4.1库仑定律4.2电场、电场强度4.3静电场的高斯定理4.4静电场的环路定理4.5电势4.6静电场中的导体4.7静电场中的电介质4.8介质中的高斯定理与环路定理4.9电容器电场能一.电荷及其基本属性2.电荷守恒定律

无论何种使物体带电的过程,正负电荷是同时产生的。对于一个与外界没有电荷交换的系统,正负电荷的代数和总是保持不变的,这称为电荷守恒定律。它是物理学的基本定律之一。4.1电荷、库仑定律

1.电荷种类:正电荷与负电荷

作用:同性相斥,异性相吸。3.电荷量子化在自然界中所观察到的电荷均为基本电荷的整数倍。表明电荷是量子化的。直到现在还没有足够的实验来否定这个规律。+电子对湮灭电子对产生+-宏观物体带电量e

的整数倍。夸克——电子电量二.库仑定律

真空中,点电荷q1对点电荷q2的作用力为r则表示两个点电荷之间的距离。(2)公式中的系数是SI制要求的。(3)点电荷q2对点电荷q1的力，是上述力的反作用力。真空的介电常量q1q2rF(1)是从点电荷q1指向点电荷q2的单位矢量。连续带电体对点电荷的作用力连续带电体上任取一电荷元对点电荷q的作用力为连续带电体对点电荷的作用力可视为无数个电荷元对点电荷作用力的叠加其中为连续带电体所占空间。说明：①库仑定律的形式与万有引力定律形式相似，是实验规律的总结。②实验证明各点电荷间的库仑力彼此是独立的，满足叠加原理（不能用比其更基本的原理推导—及实验定律）：设有长为，电量为Q>0的均匀带电细棒，在棒的延长线上距棒一端距离为a处的P点放一点电荷，求q受到Q的库仑力。解例在x处取为电荷元，可视其为点电荷，电量对q的库仑力为：整个棒可视为无限多个电荷元的集合，所有电荷元对q的库仑力方向相同，故可直接叠加，所以Q对q的库仑力为1.静电场的保守性（1）点电荷的电场

在点电荷q的电场中，qo由A点沿任一路径L移到B点,电场力对qo所作的功为4.4静电场的环路定理（1）点电荷的电场说明

在由点电荷产生的电场中,电场力作功只与路径始末位置，与具体路径无关。（2）点电荷系的电场

在点电荷系q1,q2,…qn的电场中，qo从a点沿任一路径L移到b点时，电场力对qo所作的功为由场强叠加原理有：所以：

点电荷系的静电场中，电场力做功也与路径无关，只决定于始末位置。说明

结论:静电力的功,仅与路径的起点和终点的位置有关,而与路径形状无关。静电场是保守力场。2静电场的环路定理12————静电场的环路定理。

说明静电场是保守场3.电势能

静电场是保守场，静电场力是保守力.

实验电荷在电场中某点的电势能，在数值上就等于把它从该点移到零势能处静电场力所作的功.

电场力在A到B两点间作功称为A、B两点间电势能的改变量：若选B点位零势能点，则：电势能的大小是相对的，电势能的差是绝对的.

例1.求无限长均匀带电圆柱面的电场。圆柱半径为R，沿轴线方向单位长度带电量为。作与带电圆柱同轴的圆柱形高斯面,电场分布也应有柱对称性，方向沿径向。由高斯定理解：lr（1）当r>R时，高为l,半径为r均匀带电圆柱面的电场分布r0EREr关系曲线rl（2）当r<R时，问题：能否用类似的方法求均