大學物理學（下）張曉嵐課件01電荷庫侖定律

第三章靜電場靜電場相對觀測者靜止的電荷產(chǎn)生的電場1電荷庫侖定律電場強度2電荷是一種物質(zhì)屬性。電荷性質(zhì)：同性相斥、異性相吸。一、電荷電荷有兩類，正電荷、負電荷。1.電荷守恒定律電量：物體所帶電荷數(shù)量的多少。單位：庫侖(C)2.電荷的量子化密立根油滴實驗1986年的推薦值為：e=1.60217733×10-19庫侖(C)3.電荷相對論不變性粒子的帶電量變化不連續(xù)，量子化的，

e

的整數(shù)倍3二、庫侖定律適用對象：點電荷只有電量而無幾何形狀與大小的帶電體。表述：相對于慣性系觀察，在真空中兩個靜止點電荷之間的作用力（靜電力）與它們的電量的乘積成正比，與它們之間距離的平方成反比；此靜電力的方向沿著它們的聯(lián)線，同號電荷相斥，異號電荷相吸。帶電體本身的線度<<到其它帶電體的距離。近似數(shù)學表式：式中的方向：從施力者指向受力者。第二個下標:施力者第一個下標：受力者q1q2

>0,與同向；q1q2

<0,與反向；4在國際單位制中，k常寫成：稱為真空中的介電常數(shù)或電容率。庫侖定律: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5三、電場電荷是通過電場對處于其中的其他電荷產(chǎn)生作用(電場力)。電場是客觀存在的一種特殊物質(zhì),不同于實物。電荷q1電荷q2電場E四、電場強度描寫電場性質(zhì)的物理量。1.電場強度的定義++++++Qq0

+在電場中放入檢驗電荷,設受到的力為,電場強度：檢驗電荷條件:電荷量小;占據(jù)空間小比值與值無關,反映電場本身性質(zhì)。單位:N/C6點電荷系電場中空間某點的場強為各個點電荷在該點單獨存在時產(chǎn)生的場強的矢量和。證明：檢驗電荷受力2.場強迭加原理兩邊除q0證畢場強迭加原理73.場強的計算1.點電荷的場強2.點電荷系的場強的方向：從源點指向場點。位矢場點O場源時，此結(jié)論正確嗎？表示的單位矢量。83.連續(xù)帶電體的場強將帶電體分成很多元電荷

dq,對場源求積分，可得總場強：電荷元的選?。弘姾傻捏w密度電荷的面密度電荷的線密度對于電荷線分布的帶電體對于電荷面分布的帶電體對于電荷體分布的帶電體先求出它在任意場點p的場強:9體電荷分布的帶電體的場強面電荷分布的帶電體的場強線電荷分布的帶電體的場強解題思路及步驟：1.建立坐標系。2.確定電荷密度:4.確定電荷元的場5.求場強分量Ex、Ey、EZ。3.求電荷元電量;體

,面,線求總場10例1：求電偶極子中垂線上一點的電場強度。電偶極子：一對等量異號的點電荷系。電偶極矩:

解：由對稱性分析Ey=0寫成矢量式：場強的大小為：11例2：電荷均勻分布在一根長直細棒上，此棒電荷線密度為λ。試計算距細棒垂直距離為a的P點的場強。已知細棒兩端和P點連線的夾角分別為θ1和θ2。解:線電荷密度λ12同理可得：13討論:2.設棒長為l

，a>>l

無窮遠點場強，相當于點電荷的電場。θ1=0,θ2=。1.無限長均勻帶電直線，14例3：均勻帶電圓環(huán)半徑為R，帶電量為q,求：圓環(huán)軸線上一點的場強。解：電荷元dq的場由場對稱性r與x都為常量15討論:1.環(huán)心處：x=0,E=02.當x>>R,相當于點電荷的場。3.場強極大值位置：令16例題4均勻帶電圓盤軸線上一點的場強。設圓盤帶電量為，半徑為解：帶電圓盤可看成許多同心的圓環(huán)組成，細圓環(huán)帶電量取一半徑為r，寬度為dr

的細圓環(huán)。17在遠離帶電圓面處，相當于點電荷的場強。相當于無限大帶電平面附近的電場，可看成是均勻場，場強垂直于板面，正負由電荷的符號決定。2.當五