高二物理競賽課件：物質(zhì)的電結(jié)構(gòu) 庫侖定律

1第七章靜止電荷的電場§7-1物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)庫侖定律萊頓瓶2第七章靜止電荷的電場7.1物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)庫侖定律7.2靜電場電場強(qiáng)度7.3靜電場的高斯定理7.4靜電場的環(huán)路定理電勢7.5電場強(qiáng)度與電勢梯度的關(guān)系7.6靜電場中的導(dǎo)體7.7電容器的電容7.8靜電場中的電介質(zhì)7.9有電介質(zhì)時(shí)的高斯定理電位移7.10靜電場的能量(靜電的基本現(xiàn)象和基本規(guī)律)電荷電荷守恒定律電荷的量子化庫侖定律電磁學(xué)：研究電荷和電流產(chǎn)生電場和磁場的規(guī)律，

電場和磁場的相互聯(lián)系，電磁場對(duì)電荷和電流的作用，電磁場對(duì)實(shí)物的作用及所引起的各種效應(yīng)等。主要任務(wù)：研究靜電場的分布規(guī)律。3電荷物質(zhì)的基本屬性。如，質(zhì)量玻璃棒用絲綢摩擦后，能吸引輕小物體，玻璃棒帶電了，

或有電荷。帶電體。摩擦(生熱)起電。自然界中只有兩種電荷（正、負(fù)）：

同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。電量：物體所帶電荷數(shù)量的多少。電荷量與運(yùn)動(dòng)無關(guān)。測量：驗(yàn)電器、靜電計(jì)靜電感應(yīng)。4電荷守恒定律在一個(gè)和外界沒有電荷交換的系統(tǒng)內(nèi)，

正負(fù)電荷的代數(shù)和在任何物理過程中保持不變。正負(fù)電荷總是同時(shí)出現(xiàn)，量值相等。電荷既不能被創(chuàng)造，也不能被消滅，

它們只能從一個(gè)物體移到另一個(gè)物體，

或從一個(gè)物體的一部分移到另一部分。在任何物理過程中，電荷的代數(shù)和是守恒的。物理學(xué)中普遍的基本定律。5物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)電荷是量子化的（微觀世界）e=1.60210-19庫侖(C)，n=±1、±2、±3…注：在宏觀電磁現(xiàn)象中電荷的不連續(xù)性表現(xiàn)不出來。量子化：某物理量的值不是連續(xù)可取值而只能取一些分立值自然界物體所帶電荷：q=ne物質(zhì)內(nèi)部固有地存在著電子和質(zhì)子這兩類基本電荷

正是各種物體帶電過程的內(nèi)在依據(jù)。如摩擦起電。6導(dǎo)體、絕緣體、半導(dǎo)體導(dǎo)體：電荷能從一個(gè)地方迅速轉(zhuǎn)移或傳導(dǎo)到其它部分的物體。如：金屬、石墨、人體、電解液（酸堿鹽溶液）…絕緣體：電荷幾乎只能停留在產(chǎn)生的地方的物體。

如：玻璃、橡膠、絲綢、琥珀、松香、油類…半導(dǎo)體：在一定條件下，物體轉(zhuǎn)移或傳導(dǎo)電荷的能力將發(fā)生變化，對(duì)溫度、光照、雜質(zhì)、壓力、電磁場等十分敏感。一切導(dǎo)體所以導(dǎo)電，因?yàn)槠鋬?nèi)部都存在可以自由移動(dòng)的電荷：自由電荷。而絕緣體中，絕大部分電荷只能在一個(gè)原子或分子的范圍內(nèi)作微小的位移：束縛電荷。故導(dǎo)電性差。7庫侖定律(1)點(diǎn)電荷——理想模型忽略物體形狀及電荷的分布，看成具有電荷的幾何點(diǎn)(2)庫侖定律（1785年，庫侖通過扭稱實(shí)驗(yàn)得到）

q1q2電荷q1對(duì)電荷q2的作用力q1q2電荷q1指向電荷q2的單位矢量1736-1806有理化真空介電常數(shù)：法國陸軍上校8庫侖扭秤A、B兩個(gè)小球帶電受力1庫侖：1秒內(nèi)通過導(dǎo)線橫截面的電量。1庫侖=1安培·秒9庫侖定律：討論2)

庫侖定律只適用兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷。同號(hào),排斥力q1、q2q1、q2異號(hào),吸引力3)

若q1、q2在介質(zhì)中，介電常數(shù)=ro；空氣中：o

4)基本實(shí)驗(yàn)規(guī)律。在宏觀、微觀領(lǐng)域都適用。1)遵從牛頓第三定律2112-FFrr=問題：根據(jù)庫侖定律，當(dāng)r趨近0時(shí)，力趨近于無窮大?q1=1C，q2=1C，r=1m，求F=?10電場力疊加原理實(shí)驗(yàn)證明：多個(gè)點(diǎn)電荷存在時(shí)，任意一個(gè)點(diǎn)電荷受的靜電力等于其它各個(gè)點(diǎn)電荷對(duì)它的作用力的矢量和。q1qoq2q3qn原則上，庫侖定律和疊加原理可以求解靜電學(xué)中的全部問題。思考題一個(gè)金屬球帶上正電荷后，質(zhì)量如何變化？11

12例7-1按量子理論，在氫原子中，核外電子快速地運(yùn)動(dòng)著，并以一定的概率出現(xiàn)在原子核（質(zhì)子〕的周圍各處，在基態(tài)下，電子在以質(zhì)子為中心，半徑ｒ＝0.529×10-10ｍ的球面附近出現(xiàn)的概率最大.試計(jì)算在基態(tài)下,氫原子內(nèi)電子和質(zhì)子之間的靜電力和萬有引力,并比較兩者的大小.引力常數(shù)為G=6.67×10-11N﹒m2/kg2．

解:

按庫侖定律計(jì)算，電子和質(zhì)子之間的靜電力萬有引力：數(shù)據(jù)參見：表7-1，P245宇宙年齡：1010年128位的IPv6地址數(shù)量可達(dá)3.4x

1038研究電子、質(zhì)子相互作用時(shí)，常忽略萬有引力。13例題7-2

解：庫侖定律設(shè)原子核中的兩個(gè)質(zhì)子相距4.0×10-15m，求此兩個(gè)質(zhì)子之間的靜電力.在原子核內(nèi)質(zhì)子間的斥力是很大的。質(zhì)子之所以能結(jié)合在一起組成原子核，是由于核內(nèi)除了有這種斥力外還存在著遠(yuǎn)比斥力為強(qiáng)的引力_____核力的緣故.

原子核的結(jié)合力遠(yuǎn)大于原