静电场及高斯定理

1、本章主要内容研究真空中静电场的基本特性：第1节静电场的基本法则：库仑法则、电场强度、重叠法则第2节静电场的基本法则：应用高斯定理和第3节约用电场力工作、电位、电势第4节静电场的电解质，第5章静电场，一、电荷的量子化电荷守恒法则，(1)电荷多的物体可以使用毛皮或据说带有电或带有电荷。 电荷的定义：带正负电的基本粒子。 单位：库仑(c )，1，电荷的量子化，物质处于电中性时，如果质子数电子数物质的电子过多或过少，物质带电荷的电子过少，物体就带正电，正电子也称为正电子、反电子、正子，作为基本粒子的一种最初由狄拉克理论预言。 1932年8月2日，美国加州理工学院安德森等人发表声明：在世界上严正电子被发

2、现。 正电子的发现在云雾室观测到了。 正电子的发现开辟了反物质领域的研究。 (2)电荷量子化，1913年，密立根采用液滴法实验检测出所有电子具有相同电荷，且带电体的电荷为电子电荷的整数倍。 电子电量e带电体电量q=ne，n=1，2，3，密立根测量电子电荷的实验，1909年密立根测量电子电荷。 1923年获得了诺贝尔物理奖。 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终得到终止速度。 由此式可以通过实验测定油滴的质量。 外加电场时的油滴会因重力、阻力、电场力而最终获得终止速度。 因此，在密立根油滴实验的结果中，油滴的电荷始终为相同单元电荷的整数倍q=ne，n=1

3、，2，电子电荷的值为e=1.60310-19c，被称为单元电荷，即电荷被量化。 另外，将电荷这种仅能取离散且不连续的量的值的性质称为电荷的量化。 电子的电荷e被称为原始电荷或者电荷的量化。 1986年国际推荐值、近似值、说明：电荷守恒定律应用于所有的宏命令和微观过程(如核反应和基本粒子过程)，是物理学中普遍的基本规律之一。 内容：孤立系统中，无论系统中的电荷如何移动，系统的电荷代数和都不变。 2、电荷守恒定律、氘和氚的核融合、铀235的核裂变、二、库仑定律、库仑(charlse-augustindecoulomb 17361806 )、法国物理学家在1773年提出的物质上应力和应变的分布情况订

4、正方法1779年分析摩擦力，对润滑剂进行化学反应。 17851789年，通过秤测静电力和磁场力，推导出萩名库仑定律。 1、库仑定律的内容是，在真空中，两个静止点电荷之间的相互作用，其大小与点电荷功率的积成正比，与2点电荷之间的距离的平方成反比，作用力在2点电荷之间的切线上，该电荷相互排斥，异信号电荷相互吸引。 实验表明，单位矢量、真空介电常数、电荷斥力满足牛顿第三定律，而电荷斥力满足矢量重日式榻榻米原理。 电荷斥力的重日式榻榻米原理：例如氢原子中，电子和质子之间的距离约为5.310-11m，求出它们之间的电荷斥力和引力定律，比较它们的大小。 解：氢原子核和电子可以看作点电荷，电荷斥力是：引力定

5、律是：例如在氢原子中，电子和质子之间的距离约为5.310-11m，求出它们之间的电荷斥力和引力定律，比较它们的大小。 结论：电荷斥力比引力定律大得多。 所以在原子中，作用于电子的力主要是电场力，引力定律完全可以忽视。三、电场强度，(1)电场的概念电荷之间的相互作用通过电场传输，或者在电荷的周围存在电场。 该电场的任何带电体都受到电场的作用力，即接近作用。 1、静电场、(2)电场的物性、对电场中的带电体施力的作用。 带电体在电场中移动时，表示电场力所作用的电场中有能量。变化的电场以光速在空间中传播，表示电场具有动量。 产生静止电荷的场所称为静电场。 (3)静电场，2，电场强度，(1)试验电荷：线

6、度小到一盏茶，小到可以看作点电荷的电量是一盏茶小的，小到进入电场的程度，原来的电场几乎不变化。 (2)在实验静止的电荷q周围的静电场中加入试验电荷q0，研究试验电荷q0的受力状况。 f与r有关，并且还与测试电荷q0有关。 (3)电场强度试验电荷受到的源电荷的作用力与试验电荷电力量之比f/q0与试验电荷无关，能够反映电场本身的性质，将该物理量作为描绘电场的电场量，称为电场强度(简称为电场强度)。 电场中某一点的电场强度与位于该点的单位正试验电荷接受的电场力在数值上相等。 电场强度的方向与电场力的方向一致(q0为正值时)。 单位： n.c-1或v.m-1，电场强度是电场的属性，与有无试验电荷无关，

7、不存在试验电荷，仅由试验电荷反映。 3 .电场力、电荷q在电场e中的电场力、q0时，在电场力方向与电场强度方向相同的q0时，电场力的方向与电场强度的方向相反。 在真空中，可知点电荷q置于坐标原点，试验电荷置于r，试验电荷从库仑定律接受的电场力为点电荷电场强度式、q0，电场强度e与er为同方向q0，电场强度e与er为反方向。 说明4、点电荷电场强度、(1)点电荷电场为不均匀电场；(2)点电荷电场具有球对称性。 在点电荷电场强度的式、(1)电荷离散分布、点电荷系q1、q2、qn的电场中，在p点放置试验电荷q0，根据电荷斥力的重日式榻榻米原理可知，试验电荷受到的作用力是p点的电场强度、5、电场强度的

8、重日式榻榻米原理，这是电场强度的重日式榻榻米原理。 (2)选择电荷连续分布、电荷线状分布的dq、dq=dl、线密度、电荷面分布、dq=ds、面密度、电荷体分布、dq=dv、体密度、电荷体分布、dq=的适当的坐标系，将电场强度的式子分解为标量式，进行积分校正运算的总电场强度的矢量表现、电偶极子：等量的异信号电荷q、-q，远离r0，相对于求出的电场点较小，该带电系统称为电偶极子。 (4)电场强度的校正计算，例1，电偶极子的电场强度，求出：在电偶极子轴线延长线上的任意一点a的电场强度，假设演习问题p77 5-10，例2正电荷q在半径r的圆环上均匀分布。 校正环轴线任一点p处的电场强度。 由对称性可知，p点的电场强度仅为x成分，例2为均匀带电圆环轴线上的一点x处的电场强度。 正电荷q均匀分布在半径r的圆环上。 校正环轴线任一点p处的电场强度。 研究：求场点远大于环的半径时，方向在x轴上，正负由q的正负决定。 说明远离环心的电场强度相当于点电荷的情况。 x、练习题p76 5-6(1)、例3、均匀带电圆盘轴线上的一点x处的电场强度。 圆盘带电量为q，半径为r。解：