大學(xué)物理課件6.1-庫侖定律

第一節(jié)靜電場(chǎng)的概念電荷的基本性質(zhì)1、電荷有兩類，正電荷、負(fù)電荷?；倦姾桑阂粋€(gè)電子所帶電量的絕對(duì)值一、電荷的量子化

任何帶電量都是基本電荷的整數(shù)倍，說明電荷的電量不能以連續(xù)的方式出現(xiàn)，它是一系列分立的、不連續(xù)的值。3、同性相斥，異性相吸.2、電荷的量子化二、電荷守恒定律

電荷不能創(chuàng)造，也不會(huì)被消失，只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，在整個(gè)過程中電荷的代數(shù)和守恒（或不變）。微觀：電荷可以產(chǎn)生，也可以消滅，但總量不變?chǔ)谩鷈++e-(電子對(duì)產(chǎn)生)e++e→γ(電子對(duì)滅)宏觀：電荷不能產(chǎn)生，也不能消滅，只能轉(zhuǎn)移三、電荷的相對(duì)論不變性一個(gè)電荷的電量與它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)，也就是說，在不同慣性系中測(cè)量同一帶電粒子的電量是相同的。1785年庫侖總結(jié)出兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的作用規(guī)律。1.點(diǎn)電荷：帶電體本身的線度<<所研究的問題中涉及的距離。四、庫侖定律q1

對(duì)q2

的作用力庫侖定律真空中的介電常數(shù)q1q2

>0,F12

與r0

反向；q1q2<0,F12

與r0

同向；舉例例：經(jīng)典的氫原子中電子繞核旋轉(zhuǎn)，質(zhì)子質(zhì)量Mp=1.6710-27kg,電子質(zhì)量me=9.1110-31kg,求電子與質(zhì)子間的庫侖力Fe與萬有引力F引之比。解：庫侖力大小萬有引力大小電場(chǎng)是電荷周圍存在的一種特殊物質(zhì)。電荷q1電荷q2電場(chǎng)E基本性質(zhì)：它對(duì)處在其中的任何電荷都有力的作用一、電場(chǎng)強(qiáng)度E空間某點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小等于單位點(diǎn)電荷在該處所受到的電場(chǎng)力的大小，其方向是試驗(yàn)正電荷在該點(diǎn)所受到的電場(chǎng)力的方向。五、電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度1、點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)場(chǎng)源電荷q，場(chǎng)點(diǎn)P處檢驗(yàn)電荷q0在電場(chǎng)中受力F。q所激發(fā)的電場(chǎng)在P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向：正檢驗(yàn)電荷在該點(diǎn)的受力方向。注意幾點(diǎn)1.電場(chǎng)強(qiáng)度與檢驗(yàn)電荷無關(guān)，只與場(chǎng)源電荷和場(chǎng)點(diǎn)位置有關(guān)2.檢驗(yàn)電荷電量不能影響原電荷電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和分布點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)二、場(chǎng)疊加原理

點(diǎn)電荷系：空間某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為各個(gè)點(diǎn)電荷在該點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的矢量和。點(diǎn)電荷系電場(chǎng)解：由對(duì)稱性分析Ey=0例：求電偶極子中垂線上一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度。E的方向沿x軸的負(fù)向由于l<<y，故有電偶極矩:電偶極子延長(zhǎng)線上的場(chǎng)強(qiáng)討論：矢量式三、連續(xù)帶電體場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算1.將帶電體分割成無限多個(gè)電荷元。2.電荷元的場(chǎng)3.由場(chǎng)疊加原理，連續(xù)分布的帶電體在p點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)考慮到具體的情況有：面分布體分布線分布四、解題思路及應(yīng)用舉例1.建立坐標(biāo)系，對(duì)稱分析4.確定電荷元的場(chǎng)5.求場(chǎng)強(qiáng)分量Ex、Ey體

,

2.確定電荷密度:面

,線

3.求電荷元電量：體dq=

dV,面dq=

dS,線dq=

dl6.求總場(chǎng)例1：有限長(zhǎng)的細(xì)棒均勻帶電，電荷線密度為，求距細(xì)棒a處的一點(diǎn)P場(chǎng)強(qiáng)。已知P與棒兩端點(diǎn)的連線與棒的夾角分別為和。解:在距原點(diǎn)o為y處取一電荷元dq由于不同的電荷產(chǎn)生的dE方向不同，寫出分量式則由幾何關(guān)系將幾何關(guān)系代入討論合場(chǎng)強(qiáng)為1.如果細(xì)棒無限長(zhǎng)，則有，2.如果P點(diǎn)在中垂面上，則有3.P點(diǎn)在延長(zhǎng)線上，，或xxlb例2：均勻帶電圓環(huán)半徑為R，帶電量為q,求：圓環(huán)中心及軸線上一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)。由場(chǎng)對(duì)稱性

Ey=