第5章静电场汇编.pptx

1 1.袁淑娟，办公室G215，电话 shujuanyuan@shu.edu.cn 2. 每周二收、发作业，作业要字迹工整，写清自己的姓名学号，准备两本作业本。 3. 课件可在课间拷贝， 但希望协助保护老师的知识产权. 4. 平时成绩30%：作业、考勤、阶段练习、期中考试、课堂表现、演示实验、自学相关等奖励. 补习班、提高班:去社区学院报名！ 2 1、电磁学的发展 ◎ 1785年，库仑研究电荷之间的相互作用，提出库仑定律 ◎ 1819年，奥斯特发现了电流对磁针的作用 ◎ 1820年，安培发现了磁铁对电流的作用 ◎ 1831年，法拉第发现电磁感应定律，最先提出电场和磁场的观点 ◎ 1865年，麦克斯韦建立了系统的电磁场理论 2、电磁学的主要内容 电荷、电流产生电场和磁场的规律； 电场和磁场的相互作用； 电磁场对电流、电荷的作用； 电磁场中物质的各种性质。 电磁学 3、学习电磁学的意义 在现代物理学中的地位是非常重要的。 是学习电工学、无线电电子学、自动控制、计算机技术等学科的基础。 3 第5章 静电场 本章主要内容：研究真空中静电场的基本特性： 静电场的基本定律：库仑定律、叠加定律 静电场的基本定理：高斯定理、环路定理 描述静电场的物理量：电场强度、电势 相对于观察者为静止的电荷所激发的电场，称为静电场。 描述电场的两个重要物理量：电场强度和电势。 4 1、电荷的种类 摩擦起电：用木块摩擦过的琥珀能吸引碎草等轻小物体的现象。许多物体经过毛皮或丝绸等摩擦后，都能够吸引轻小的物体。人们就说它们带了电，或者说它们有了电荷。 5-1 电荷 库仑定律 自然界存在两种电荷，分别称为正电荷和负电荷。带同号电荷的物体互相排斥，带异号电荷的物体互相吸引，这种相互作用称为电性力。 描述物体所带电荷多寡程度的物理量称为电荷量，用符号q 或 Q 表示。 5 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，物质就带有电荷 电子过多时——物体带负电 电子过少时——物体带正电 2、电荷守恒定律 6 说明：电荷守恒定律适用于一切宏观和微观过程( 例如核反应和基本粒子过程 )，是物理学中普遍的基本定律之一。 内容：在孤立系统中，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。 7 3、电荷量子化 1913年，密立根用液滴法从实验中测出所有电子都具有相同的电荷，而且带电体的电荷是电子电荷的整数倍。 电子电量 e 带电体电量 q=ne, n=1,2,3,... 电荷的这种只能取分立的、不连续的量值的性质，称为电荷的量子化。电子的电荷e称为基元电荷，或电荷的量子。 1986年国际推荐值 近似值 8 4、库仑定律 9 2）库仑定律内容 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。 10 11 真空介电常数 12 13 14 15 16 17 18 1、电场(electric field)的物质性 问题： 两个相距r的电荷之间通过什么方式实现相互作用的？ 5-2 电场 电场强度 19 1）电场的概念（1830年，法拉第提出场的概念） 任何电荷都在其周围空间激发电场，而电场的基本特性是对处在其中的任何电荷都有作用力。这种观点称为场的观点。电场对处在电场中的其它电荷的作用力叫电场力。电场力的传播需要时间。 2）电场的物质性 给电场中的带电体施以力的作用。 当带电体在电场中移动时，电场力作功；表明电场具有能量。 变化的电场以光速在空间传播，表明电场具有动量。 表明电场具有动量、质量、能量，体现了它的物质性. 电场与实物之间的不同在于它具有叠加性！ 20 2、电场强度 1）试探电荷(检验电荷） 线度足够小，小到可以看成点电荷； 电量足够小，小到把它放入电场中后，原来的电场几乎没有什么变化。 2）实验 在静止的电荷Q周围的静电场中，放入试探电荷q0 ，讨论试探电荷q0 的受力情况。 试探电荷所受的力和试探电荷所带电量之比F/q0 ，可以反映电场本身的性质。 (electric field strength) 21 电场中某点的电场强度在数值上等于位于该点的单位正试探电荷所受的电场力，其方向与正电荷受力方向一致。 单位：N.C-1或V.m-1 电场强度是电场的属性，与试探电荷的存在与否无关，并不因无试探电荷而不存在，只是由试探电荷反映。 3）电场力 电荷q在电场E中的电场力 当q0时，电场力方向与电场强度方向相同； 当q0时，电场力方向与电场强度方向相反。 22 在真