6-1電荷和電場(chǎng).ppt

1、一、電荷,1.電荷,摩擦起電和雷電：對(duì)電的最早認(rèn)識(shí),兩種電荷：正電荷和負(fù)電荷,電性力：同號(hào)相斥、異號(hào)相吸,電量：物體帶電荷數(shù)量的多少,單位：庫(kù)侖 C,宏觀帶電體的帶電量qe，準(zhǔn)連續(xù)。,夸克模型,e=1.60210-19庫(kù)侖，為電子電量,2.電荷量子化,密立根,強(qiáng)子的夸克模型具有分?jǐn)?shù)電荷（ 或 電子電荷）但實(shí)驗(yàn)上尚未直接證明。,在自然界中，電荷總是以基本單元的整數(shù)倍出現(xiàn)，近代物理把電荷的這種不連續(xù)性稱(chēng)為電荷的量子化。,3、電荷守恒定律,正負(fù)電荷的代數(shù)和在任何物理過(guò)程中始終保持不變，這一規(guī)律稱(chēng)為電荷守恒定律。,（自然界的基本守恒定律之一）,二、庫(kù)侖定律,1785年，法國(guó)物理學(xué)家?guī)靵觯–.A.Cou

2、lomb)給出了真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷間的相互作用,庫(kù)侖（C.A.Coulomb),庫(kù)侖扭稱(chēng),通過(guò)測(cè)量絲線扭轉(zhuǎn)角度確定q與Q之間作用力。,1.點(diǎn)電荷:電量集中在一個(gè)幾何點(diǎn),(2)可以簡(jiǎn)化為點(diǎn)電荷的條件:,(1)點(diǎn)電荷是理想化的物理模型,(3)相對(duì)性:視研究問(wèn)題而定,2.庫(kù)侖定律,在真空中，兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間相互作用力與這兩個(gè)點(diǎn)電荷的電荷量的乘積成正比，而與這兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的距離的平方成反比，作用力的方向沿著這兩個(gè)點(diǎn)電荷的連線，同號(hào)電荷相斥，異號(hào)電荷相吸。,庫(kù)侖定律說(shuō)明：,同號(hào)電荷相互排斥異號(hào)電荷相互吸引,1.力的方向,2.兩個(gè)以上點(diǎn)電荷之間的相互作用,3.靜電力與萬(wàn)有引力,在原子中，電子和質(zhì)子之間的

3、靜電力遠(yuǎn)比萬(wàn)有引力大，由此，在處理電子和質(zhì)子之間的相互作用時(shí)，只需考慮靜電力，萬(wàn)有引力可以略去不計(jì)。,1.電場(chǎng),三、電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度,兩點(diǎn)電荷之間的相互作用力是相距一定距離而發(fā)生的，不同于通常物體間相接觸的相互作用力.這種超距離的相互作用靠什么傳遞呢?普遍的觀點(diǎn)認(rèn)為，第一個(gè)電荷在它周?chē)目臻g產(chǎn)生電場(chǎng)，第二個(gè)電荷并沒(méi)有直接接觸第一個(gè)電荷，而是處在它的電場(chǎng)中并與該電場(chǎng)發(fā)生相互作用.,2.電場(chǎng)強(qiáng)度,單位,在電場(chǎng)中的某點(diǎn)，單位正電荷所受到的電場(chǎng)力為該點(diǎn)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱(chēng)場(chǎng)強(qiáng).,電荷 在電場(chǎng)中受力,1.點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度,四、用庫(kù)侖定律計(jì)算場(chǎng)強(qiáng),由力的疊加原理得 所受合力,故 處總電場(chǎng)強(qiáng)度,2.點(diǎn)電荷系的

4、電場(chǎng)強(qiáng)度,例6-1 一點(diǎn)電荷 位于坐標(biāo)(-d,0)處，另一點(diǎn)電荷 位于(+d,0)處，如圖所示，計(jì)算點(diǎn)P(x,y)處 場(chǎng)強(qiáng)，設(shè)d=1m,x=y=2m.,解：,Q1和Q2的場(chǎng)強(qiáng)大小為,總場(chǎng)強(qiáng)在x、y軸上的分量,例6-2 如圖所示為由位于(0，a)的正電荷Q與位于(0，-a)的 負(fù)電荷-Q所組成的電偶極子，求其垂直平分線上距 O點(diǎn)r處點(diǎn)P的場(chǎng)強(qiáng).,解：,在x軸上任何一點(diǎn)，兩個(gè)電荷產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)有同樣的大小,由對(duì)稱(chēng)性可知，E+與E-的x分量抵消了，只剩y分量,將電偶極子中一個(gè)電荷的電量Q與正負(fù)電荷之間距離d的乘積定義為電偶極矩，用符號(hào)P表示，d的方向由 -Q指向Q.則有,注意,3. 電荷連續(xù)分布情況,點(diǎn) 處電場(chǎng)強(qiáng)度,例6-3 一無(wú)限長(zhǎng)帶電直線，電荷線密度為，求距該直線R處的 電場(chǎng)強(qiáng)度.,解：,選擇電荷元,產(chǎn)生的元場(chǎng)強(qiáng)的大小,由對(duì)稱(chēng)性可知，場(chǎng)強(qiáng)的y分量抵消,例6-3 如圖所示為半徑a的均勻帶電圓環(huán)，總電量Q，求圓環(huán)軸 線上距圓心為x處點(diǎn)P的場(chǎng)強(qiáng).,解：,選擇電荷元,產(chǎn)生的元