電荷與庫侖定律課件

1、電荷與庫侖定律李 晟2012.9電荷的發(fā)現(xiàn)閃電摩擦起電為什么要提出電荷這個概念？從帶電物體的相互作用特性可以得出結論：存在兩種不同性質(zhì)的電荷帶相同電荷的物體相互吸引帶不同電荷的物體相互排斥正負電荷的定義富蘭克林的定義：在室溫下絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷稱為正電荷；毛皮摩擦過的橡膠棒所帶的電荷稱為負電荷。富蘭克林電子阿伏珈德羅 1811同體積氣體在同溫同壓下含有同數(shù)之分子法拉第（M.Faraday）1833：電解定律：1mol任何原子的單價離子永遠帶有相同的電量-即法拉第常數(shù)，斯迪尼（G.T.Stoney）1874：原子所帶電荷為一個電荷的整數(shù)倍“電子”：電荷的最小單位。湯姆遜（J.J.Tho

2、mson）1897測量陰極射線荷質(zhì)比的證明電子的存在。陰極射線偏轉(zhuǎn)實驗不偏轉(zhuǎn)時不加電場假設射線攜帶與氫離子相同大小的負電荷，則其質(zhì)量比氫離子小一千多倍電荷量子化密立根油滴實驗電子質(zhì)量質(zhì)子（氫離子）質(zhì)量原子質(zhì)量單位u：12C的質(zhì)量定義為12u20世紀60年代物理學家提出了一種更基本的粒子夸克(quark)但都不是以自由狀態(tài)存在，而是被禁閉在強子內(nèi)部，不能脫離強子自由運動。帶電量為e/3，和2/3e，即基本電荷電量變小。點電荷電磁學意義上的點電荷當一個帶電體本身的線度比所研究的問題中所涉及的距離小很多時，該帶電體的形狀與電荷與其上的分布狀況均無關緊要，該帶電體就可以看作一個帶電的點，叫點電荷，因此

3、它是一個相對的概念。電荷的量子性實驗發(fā)現(xiàn)：自然界中，電荷總是以一個基本單元的整數(shù)倍出現(xiàn)。電荷是物質(zhì)的基本屬性不存在不依附物質(zhì)的單獨電荷電子是點電荷電子電荷集中在半徑小于10-18m的小體積內(nèi) 電荷對稱性反粒子1931年狄拉克預言反電子正電子的存在 1932年Anderson發(fā)現(xiàn)反電子(e+)對于每種帶正電荷的基本粒子，必然存在與之對應的帶等量負電荷的另一種基本粒子反粒子電子是實物粒子，具有波粒二象性1924年，法國物理學家德布羅意(L.V.deBoglie)提出電子具有波粒二象性，奠定了量子力學的基礎圖1.6世界上首次發(fā)現(xiàn)反物質(zhì)的科學家 趙忠堯院士圖1.7丁肇中教授領導建立的磁譜儀圖1.8在太

4、空中尋找反物質(zhì)的 磁譜儀電荷守恒定律 電荷守恒定律 對于一個系統(tǒng)，如果沒有凈電荷出入其邊界，則該系統(tǒng)的正負電荷的電量代數(shù)和將保持不變，稱為電荷守恒定律。 電荷只能發(fā)生改變，從一個物體轉(zhuǎn)移到另外一個物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另外一部分。庫侖定律電荷相互作用k為靜電常數(shù) 真空介電常數(shù)電量單位：當導體中電流為1安培時，1秒鐘流過的電荷量定義為1庫侖（C）庫侖定律的說明是一條實驗定律成立的條件是真空和靜止真空的條件只是為了除去其他電荷的影響和周圍的感應和極化等因素的影響，不是必要條件。 靜止要求兩電荷相對靜止，或者靜止電荷對運動電荷的作用力；但不能推廣到運動電荷對靜止電荷的作用力。庫侖定律與萬有引

5、力的比較電力與萬有引力的比較平方反比定律，精確度不一樣是自然界的兩種基本力,都是長程力作用的轉(zhuǎn)播子不一樣場作用力 光子，引力子（？）作用強度不同萬有引力最弱的四大力，僅為電磁力的10-37電力可以屏蔽，而引力無從屏蔽電荷與質(zhì)量的比較都是物體的一種屬性都遵守平方反比定律遵循守恒定律質(zhì)量只有一種，而電荷有正負之分質(zhì)量有相對論效應，而電荷無相對論效應電荷具有量子性，而質(zhì)量無量子性質(zhì)子電子間電場力和萬有引力對比兩任意帶電體間的靜電力 靜電力的疊加原理 實驗表明，不管一個體系中存在多少個點電荷，每一對點電荷之間的作用力都不會因其他電荷的存在而改變，都服從庫侖定律。任一點電荷所受到的力等于所有其他點電荷單獨作用于該點電荷的庫侖力的矢量和。這稱為靜電力的疊加原理。點電荷體系之間的庫侖力設有n個點電荷組成的體系，第j個點對第i個點電荷的作用力為Fij，rij為它們的距離，根據(jù)疊加原理，qi受到的合力為：各種帶電體系對靜止點電荷的作用力把帶電體分割為許多“電荷元”部分，對靜止點電荷作用時均可將“電荷元”當作點電荷處理，這樣，整個帶電體就與點電荷系統(tǒng)等效?！半姾稍?/p>