大學(xué)物理：07靜電1

1、18201820年年奧斯特奧斯特發(fā)現(xiàn)電流對(duì)磁針的作發(fā)現(xiàn)電流對(duì)磁針的作用，用，安培安培給出電流作用定律給出電流作用定律19051905年愛因斯坦建立年愛因斯坦建立狹義相對(duì)論狹義相對(duì)論18311831年年法拉第法拉第發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象電磁感應(yīng)現(xiàn)象17851785年年庫侖庫侖扭秤實(shí)驗(yàn)給出扭秤實(shí)驗(yàn)給出電荷相互作用定律電荷相互作用定律18651865年麥克斯韋提出年麥克斯韋提出電磁場(chǎng)理論電磁場(chǎng)理論電磁學(xué)電磁學(xué)物理學(xué)上第三次大綜合物理學(xué)上第三次大綜合靜電場(chǎng)靜電場(chǎng)穩(wěn)恒磁場(chǎng)穩(wěn)恒磁場(chǎng)電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)電磁場(chǎng)電磁場(chǎng)麥克斯韋麥克斯韋第第7 7章章 靜止電荷的電場(chǎng)靜止電荷的電場(chǎng)相對(duì)于觀察者靜止的電荷所相對(duì)于觀察者靜止

2、的電荷所產(chǎn)生的電場(chǎng)產(chǎn)生的電場(chǎng) - - 靜電場(chǎng)靜電場(chǎng)慣性系慣性系主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 真空中的靜電場(chǎng)真空中的靜電場(chǎng) 靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體、電介質(zhì)靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體、電介質(zhì) 靜電場(chǎng)的能量靜電場(chǎng)的能量7-1 電荷電荷 庫侖定律庫侖定律公元前公元前600600年：年： 古希臘泰勒斯第一次記載電現(xiàn)象古希臘泰勒斯第一次記載電現(xiàn)象公元公元3 3世紀(jì)中國人（晉）記載：世紀(jì)中國人（晉）記載：今人梳頭，今人梳頭，解著衣，有隨梳解者，有光者，也有喧聲。解著衣，有隨梳解者，有光者，也有喧聲。實(shí)驗(yàn)表明：電現(xiàn)象的物理原因歸結(jié)于實(shí)驗(yàn)表明：電現(xiàn)象的物理原因歸結(jié)于電荷電荷一一、電荷、電荷 電荷的種類：電荷的種類：正電荷、正電荷、負(fù)電荷負(fù)

3、電荷 電性力：電性力：電荷之間的相互作用電荷之間的相互作用a. 摩擦起電：摩擦起電：1. 起電方式：起電方式：二、起電二、起電 電荷守恒定律電荷守恒定律正負(fù)電荷等值正負(fù)電荷等值 起電：起電：使原來不帶電的物體帶電使原來不帶電的物體帶電本質(zhì)本質(zhì)ABABABBAb. 感應(yīng)起電：感應(yīng)起電： 感應(yīng)電荷等值異號(hào)感應(yīng)電荷等值異號(hào)本質(zhì)本質(zhì)電子從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分電子從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分2. 電荷守恒定律：電荷守恒定律： 在一個(gè)與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)內(nèi)，在一個(gè)與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)內(nèi)，正負(fù)正負(fù)電荷的代數(shù)和電荷的代數(shù)和在任何物理過程中在任何物理過程中始終保持不始終保持不變變?nèi)?、三、電荷的量?/p>

4、性電荷的量子性電子電子是自然界存在的最小的負(fù)電荷是自然界存在的最小的負(fù)電荷質(zhì)子質(zhì)子是自然界存在的最小的正電荷是自然界存在的最小的正電荷實(shí)驗(yàn)表明：實(shí)驗(yàn)表明：物體所帶電荷的物體所帶電荷的量值不連續(xù)量值不連續(xù)e =1.602177331010-19 -19 C C物體所帶電荷量：物體所帶電荷量：q = ne- - 電荷的量子化電荷的量子化1q 2q 1r2r21r21F 12F 0122121321q qFkrr 122121221rq qFker 2112FF 或或2. .庫侖定律庫侖定律( (1785年年) )：四、庫侖定律四、庫侖定律1. .點(diǎn)電荷：點(diǎn)電荷：電荷線度電荷線度R時(shí)，時(shí)，204xq

5、E 可看作點(diǎn)電荷可看作點(diǎn)電荷EoxxqyxzoRPE22R22R 23220)( 4RxqxE 練習(xí)：練習(xí)：如圖，已知半圓半徑為如圖，已知半圓半徑為R，線密度為線密度為 , ,求圓心處場(chǎng)強(qiáng)。求圓心處場(chǎng)強(qiáng)。REEyx020 yxoRxyoR Rddldq jdEidEEdyx 2041RRddE 0cos41cos00 RddEEx RRddEEy0002sin41sin Eddq思考題：思考題： 如圖，電荷線密度為如圖，電荷線密度為 的無限長帶電的無限長帶電導(dǎo)線彎成如圖所示形狀導(dǎo)線彎成如圖所示形狀 , ,AB為半園，半徑為為半園，半徑為R, ,求求圓心處場(chǎng)強(qiáng)。圓心處場(chǎng)強(qiáng)。oRABxzyokRj

6、RE0022 ROxPxrdrEdrdrdq2irxxdqEd2/ 3220)(41irxrdrx2/ 3220)(241EdERoirxrdrx2/ 3220)(42ixRx)1 (2220ROxPxrdrEdiRxqxE2/ 3220)(41rdrdq2(1) 當(dāng)當(dāng) x R時(shí)時(shí) 11 2222221xRRxx 22112Rx202204212xqxRE 可看作點(diǎn)電荷可看作點(diǎn)電荷 2122012xRxE (2) (2) 當(dāng)當(dāng) x 0d e SE dS SdE下下SdE上上SdE側(cè)側(cè)iiql rlE 2 用：用：01eiSiE dSq 2Erl 0l 高斯面高斯面02Er e =0=00 E(

7、2)（r R）0E （r R）均勻帶電均勻帶電圓柱面圓柱面的電場(chǎng)分布的電場(chǎng)分布:02r )(Rr R）202Rr )(RrrEq高斯面高斯面 SSdSEdSE24 rE 0 q 204rqE R（2）rR+rEq高斯面高斯面r 24 rE SSdSEdSE0 0 q 0 ER+EqrE2r10R E0204rqRr Rr 均勻帶電球面的電場(chǎng)均勻帶電球面的電場(chǎng)208RqRr SdE /SEdSSdSE24 rERQrSESdErRrr2041rQE外rrQE3041外內(nèi)ErE24dV0130341r外ErE240Q24 rEE304RQrE內(nèi)RrrEr0RrRQE304內(nèi)3) 34(RQ3023414rEr內(nèi)對(duì)稱性：對(duì)稱性：P 例5. 均勻帶電無限大平面的電場(chǎng)均勻帶電無限大平面的電場(chǎng)（電荷密度（電荷密度 ）對(duì)平面前一點(diǎn)對(duì)平面前一點(diǎn) P，電荷分布為軸，電荷分布為軸對(duì)稱。對(duì)稱。 E電場(chǎng)分布也是軸對(duì)稱。電場(chǎng)分布也是軸對(duì)稱。EE作高斯面作高斯面EE 例5. 均勻帶電無限大平面的電場(chǎng)均勻帶電無限大平面的電場(chǎng)（電荷密度（電荷密度 ）sdE.S =側(cè)側(cè)E.dS左底左底E.d