1.一电场强度、场强叠加课件

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浙江理工大学理学院物理系 浙江理工大学理学院物理系第一章 真空中的静电场

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1. 静电的基本现象和基本规律

电荷及其量子化 电荷守恒定律 点电荷 库仑定律 静电力的叠加原理 电场 电场强度 点电荷的场强

2. 库仑定律

3 .电场 电场强度

电场强度叠加原理电荷连续分布带电体的电场强度 电场线 带电粒子在电场中的运动第1章 真空中的静电场

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第一章

真空中的静电场

§1.1 静电的基本现象和基本规律一、电荷及其量子化 1. 两种电荷自然界中只存在正、负两种电荷。 同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。 中子(不带电) 原子核 物质 分子

原子电子 (带电-e)

质子 (带电+e)第1章 真空中的静电场

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被摩擦过的物体具有吸引轻小物体的性质，我们就说该物 体带了电或带有电荷(electric charge)。

起电

摩擦起电

静电感应

正常情况下物体不带电的原因： 物体中任何一部分所包含的电子总数和质子总数相等。 物体带电的原因： 在一定的外因作用下，物体(或其一部分)得到或失去一 定数量的电子，使其所包含的电子总数和质子总数不相等。第1章 真空中的静电场

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2. 电荷的量子性基元电荷的电量: e= 1.60217646283×10-19C = 1.602×10-19C

电子是负电荷的最小单元。

电荷的量子化: 一个物体所带的电量不能取连续的值，只能取分立、不连续的值。即

q ne

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二、电荷守恒定律在摩擦起电的过程中，一个物体得到多少电子，另一个物体 就失去多少电子。C A B 将带电体C移近A、B

静电感应(electrostatic induction)

将A、B分开后，再移去C A B

A、B重新接触 A B

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在静电感应中，一个物体(如A)得到多少电子，另一个物体 (如B)就失去多少电子。

电荷守恒定律(law of elec

tric charge conservation) :在一个与外界没有电荷交换的系统内所发生的任何物理过程中，系统内正负电荷的代数和保持不变。 高能光子与原子核相碰时，产生一对正负电 电子对的产生： 子。 一对正负电子互相靠近时融合而消失，在消 电子对的湮没： 失处产生 射线。 电荷守恒定律是物理学中普遍的基本定律之一。第1章 真空中的静电场

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浙江理工大学理学院物理系 浙江理工大学理学院物理系 §1.2 库仑定律

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一、点电荷本身的几何线度远小于它到其它带电体(electrified body, charged body)的距离的带电体。

二、库仑定律 (Coulumb law)真空中两个静止点电荷q1和q2之间的相互作用力的大小与q1 与q2的乘积成正比，与它们之间的距离r 的平方成反比；作用 力的方向沿着两个点电荷的连线。

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8 (共37页) 目录 第1章 第3章 第1节 第2节 第3节

浙江理工大学理学院物理系 浙江理工大学理学院物理系q1

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e r2 1

q2

F21

r21

q1q2 F21 k 2 er21 r21

①上式对正负电荷都成立，若q1和q2同号，F21与 e r2 1 方向相同， 为排斥力，若q1和q2异号， 21 与 e r2 1 方向相反，为吸引力； F

②∵ er12 er21 q1q2 q1q2 ∴ F12 k 2 er12 k 2 er21 F21 r r即静止点电荷之间的库仑力满足牛顿第三定律。

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1 在SI单位制(unit system)中， k 4π 0真空电容率或真空介电常量(dielectric constant) :

0 8.854 187 818 10 12 C2 /( N m 2 ) 8.85 10 12 C 2 /( N m 2 )相应的k值为

1 k 8.99 109 N m 2 /C 2 4π 8.85 10 12

库仑定律：

F21

1 q1q2 er21 2 4π 0 r21第1章 真空中的静电场

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例题1 氢原子中电子和质子的距离为5.3×10-11m,求这两 个粒子之间的静电力和万有引力各为多大？

1 e2 (1.6 10 19 )2 解： Fe 9 109 8.2 10 8 (N) 4π 0 r 2 (5.3 10 11 )2

Fg G

me mp r2

9.1 10 31 1.7 10 27 6.7 10 11 (5.3 10 11 )2

3.7 10 47 ( N)Fe 2.2 1039 Fg Fg第1章 真空中的静电场

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理系

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例题2 卢瑟福(E.Rutherford,1871—1937)在他的 粒子散射 实验中发现， 粒子具有足够高的能量，使它能达到与金原 子核的距离为2×10-14m的地方，试计算在这个地方时， 粒子所受金原子核的斥力的大小。

解：

1 2e 79e 1 q1q2 F 2 4π 0 r2 4π 0 r 2 79 (1.6 10 9 10 ( 2 10 14 )29 19 2

)

91( N )

可见，在原子尺度内，电力非常强。

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三、静电力的叠加原理静电力的叠加原理： 任意两个点电荷之间的作用力不受其它电荷存在的影响。作 用在每一个点电荷上的静电力等于其它各个点电荷单独存在时 作用于该点电荷的静电力的矢量和。 n个场源电荷为q1、 q2、… 、qi、 … 、qn,点电荷q0, qi作用在q0上的静电力为q1 qi q2

F0i

1 qi q0 er0i 2 4π 0 r0i

er0iqn

q0

F0i

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q0受的总静电力为

n F F01 F02 F0i F0n F0i i 1

∴

q0 n qi F r 2 er0i 4π 0 i 1 0i rdqq0

电荷连 …… 此处隐藏：2825字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……