大学物理学25第九章9-1电荷的量子化电荷守恒定律9-2库仑定9-3电场强度分解.ppt

第九章 静电场 物理学教程 （第二版） 广东海洋大学理学院教学课件 大学物理学电子教案 静电场的概念与计算 9-1 电荷的量子化 电荷守恒定律 9-2 库仑定律 9-3 电场强度 1、什么是电磁学 电磁运动是物质的一种基本运动形式。电磁学是研究电磁运动及其规律的物理学分支。 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。 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。 深入认识物质结构。 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。 第三部分 电磁学 电 磁 学 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. 库仑定律： 电荷与电荷间的相互作用 （磁极与磁极间的相互作用） 奥斯特的发现： 电流的磁效应，安培发现电流与电流 间的相互作用规律. 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 静电场对电荷的作用 9－1 电荷的量子化 电荷守恒定律 一、电荷的量子化 1、电荷 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。 当物质处于电中性时，质子数＝中子数 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 电量的定义： 物体所带电荷的多少叫作电量。 单位：库仑(C) 2、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,... 电荷的这种只能取离散的、不连续的量值的性质，叫作电荷的量子化。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 3、电荷的相对论不变性： 在不同的参照系内观察，同一个带电粒子的电量不变。电荷的这一性质叫做电荷的相对论不变性。 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。 二、电荷守恒定律 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。 一 电荷的量子化 二 电荷守恒定律 在孤立系统中,电荷的代数和保持不变. 强子的夸克模型具有分数电荷（ 或 电子电荷）但实验上尚未直接. （自然界的基本守恒定律之一） 基本性质 1 电荷有正负之分； 2 电荷量子化； 电子电荷 3 同性相斥，异性相吸. 小结 9-2 库仑定律 库仑 (Charlse-Augustin de Coulomb 1736 ~1806) 法国物理学家 1773年提出的计算物体上应力和应变分布情况的方法，是结构工程的理论基础。 1779年对摩擦力进行分析，提出有关润滑剂的科学理论。 1785~1789年，用扭秤测量静电力和磁力，导出著名的库仑定律。 他还通过对滚动和滑动摩擦的实验研究，得出摩擦定律。 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。 表示单位矢量 是国际单位制中的比例系数 实验表明，库仑力满足线性叠加原理， 即不因第三者的存在而改变两者之间 的相互作用。 库仑力的叠加原理： 真空电容率 库仑力满足牛顿第三定律 例：在氢原子中，电子与质子之间的距离约为5.3×10-11m，求它们之间的库仑力与万有引力，并比较它们的大小。 解：氢原子核与电子可看作点电荷 万有引力为 两值比较 结论：库仑力比万有引力大得多，所以在原子中，作用在电子上的力，主要是电场力，万有引力完全可以忽略不计。 一 点电荷模型 二 库仑定律 小结 ：真空电容率 ： ：q1指向q2的单位矢量 库仑力遵守牛顿第三定律 9-3 电场强度 1、电场的概念 电荷之间的相互作用是通过电场传递的，或者说电荷周围存在有电场。在该电场的任何带电体，都受到电场的作用力，这就是所谓的近距作用。 2、电场的物质性 给电场中的带电体施以力的作用。 当