电荷守恒定律8-2库仑定律8-3电场强度8-4电场强度通量.ppt

* 8-1 电荷的量子化 电荷守恒定律 8-2 库仑定律 8-3 电场强度 8-4 电场强度通量 高斯定理 8-6 静电场的环路定理 电势能 8-7 电势 8-8 电场强度与电势梯度 8-9 静电场中的电偶极子 第八章 静电场 教材：中册P1～P55 8-2 库仑定律 一 点电荷 二 库仑定律 一 静电场 二 电场强度 三 点电荷的电场强度 四 电场强度的叠加原理 五 电偶极子的电场强度 8-3 电场强度 8-1 电荷的量子化 电荷守恒定律 二 电荷的基本性质 一 电荷 第一讲 8-1 电荷的量子化 电荷守恒定律 二 电荷的基本性质 1 电荷是代表物质间发生电力相互作用的一种属性 一 电荷 2 带电体：都有电荷的物体 3 电量(Q)：带电体所带电荷的多少。 在国际单位制中单位：库仑(C) 1 自然界中只存在正、负两种电荷。 实验表明：异种电荷相互吸引，同种电荷相互排斥。 2 电荷的量子性 ⑴ 电荷量子 ⑵ 电荷的量子性 电荷这种只能取离散、不连续的量值的性质 称为电荷的量子性。 实验表明：任何带电体的电量都为某一电荷单 元e的整数倍。即：q=ne (n=1,2,3,…)这个 基本电荷单元e称为电荷量子。 ⑶ 1986年国际推荐的电子电荷值为： 3 电荷守恒定律 在孤立系统中，不管系统中的电荷任何迁移，系统的电荷的代数和保持不变。 一般说来，带电体之间的相互作用力与许多因素有关，它不仅取决于电荷的正负、电量的多少，而且还与带电体的大小和形状有关，情况比较复杂。 8-2 库仑定律 几何线度比起它到其他带电体的距离小得多的带电体，称为点电荷。 一 点电荷 二 库仑定律 在真空中， 两个静止点电荷之间的相互作用力大小，与它们的电量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比；作用力的方向沿着它们的联线，同号电相斥，异号电荷相吸。 式中： 由施力电荷指向受力电荷 k为常数,值取决于式中各量单位,可由实验确定。 在国际单位制中 （ 为真空电容率） 静止电荷间的电作用力称为库仑力 (又称静电场力) 库仑力遵守牛顿第三定律。即 例 在氢原子内,电子和质子的间距为 。 求它们之间电相互作用和万有引力,并比较它们 的大小。 解 (微观领域中,万有引力比库仑力小得多,可忽略不计.) 一 静电场 8-3 电场强度 ⑴ 历史上关于电荷间相互作用的观点 1 电场 ① 超距作用 电 荷 电 荷 电 荷 电场 电 荷 ② 近距作用 力的传递不需要之间物质，也不需要时间。 力的传递通过电场这种物质，需要一定时间。 实验证明近距观点是正确的。 ⑵ 电场具有物质属性 电场是电荷周围存在的一种特殊物质。 2 电场力：电场对电荷的作用力 3 静电场 相对于观察者静止且电量不随时间变化的带电体周围存在的电场。 静电场对外表现：力的表现、功的表现、静电感应或极化。 通常称产生(激发)电场的电荷为源电荷。 其物质属性：具有能量和动量，有力的作用，能作功。 4 描述电场性质的两个物理量：电场强度和电势 二 电场强度 试验电荷q0放到任意场点P处，受力 试验表明：确定场点比值 与实验电荷q0无关。 定义： 要求：试验电荷为点电荷、且足够小。 使得q0对原电场几乎无影响 电场中某点处的电场强度 等于位于该点处的单位试验电荷所受的力，其方向为正电荷受力方向。 单位: 场源电荷 电荷 在电场中受力 是场点坐标的矢量函数 各点的电场强度都相等的电场称为匀强电场 0 q 三 点电荷的电场强度 正负点电荷的电场中P点的场强如下图： 真空中点电荷的电场是非匀强电场，但具有 (球)对称性。 解 例 把一个点电荷( )放在电场中某 点处，该电荷受到的电场力为 ，求该电荷所在处的电场强度。 四 电场强度的叠加原理 点电荷Qi对q0的作用力 电场强度的叠加原理 1 由n个点电荷组成的点电荷系 由力的叠加原理得q0所受合力 故q0处总电场强度 2 电荷连续分布情况 ⑴ 电荷体密度 点P处电场强度 ⑶ 电荷线密度 ⑵ 电荷面密度 点P处电场强度 点P处电场强度 从一对相距为l 的等量异号点电荷连线的中点向场点P画一位矢且满足：rr0的条件，则这一对等量异号点电荷叫做电偶极子。 五 电偶极子的电场强度 1 电偶极子轴线延长线上一点的电场强度 从负电荷到正电荷的径矢 称为电偶极子的极轴，电量q和极轴 的乘积称为电偶极矩，简称电矩。 *