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1、12-112-1电荷电荷物理学物理学第五版第五版关于真空中静电场第1页，讲稿共57张，创作于星期二12-112-1电荷电荷物理学物理学第五版第五版2一一 电荷电荷1 电荷电荷 摩擦起电摩擦起电两种不同材质的物体互相摩两种不同材质的物体互相摩擦后，能吸引轻微物体。这擦后，能吸引轻微物体。这表明两种物体经摩擦后，处表明两种物体经摩擦后，处于一种于一种特殊状态特殊状态，处于这种，处于这种状态的物体称为带电体，状态的物体称为带电体，它们分别带有电荷。它们分别带有电荷。摩擦起电摩擦起电第2页，讲稿共57张，创作于星期二12-112-1电荷电荷物理学物理学第五版第五版32 种类种类:正电荷，负电荷正电荷，
2、负电荷+-3 电性力电性力:同种相斥，异种相吸同种相斥，异种相吸带同号电荷的带同号电荷的物体互相排斥，物体互相排斥，带异号电荷的带异号电荷的物体互相吸引，物体互相吸引，这种相互作用这种相互作用称为电性力。称为电性力。第3页，讲稿共57张，创作于星期二12-112-1电荷电荷物理学物理学第五版第五版45 电荷的量子化电荷的量子化:库仑库仑（C）4 电量电量:描述物体所带电荷多寡的物理量称为电荷描述物体所带电荷多寡的物理量称为电荷量，用符号量，用符号q或或Q表示。表示。电荷量只能取分立的、不连续量值的性质，称为电荷量只能取分立的、不连续量值的性质，称为电荷的电荷的量子化量子化。第4页，讲稿共57张
3、，创作于星期二12-112-1电荷电荷物理学物理学第五版第五版56 原子的微观结构原子的微观结构:正正常常情情况况下下，原原子子内内的的电电子子数数和和原原子子核核内内的的质质子子数相等，从而整个原子呈数相等，从而整个原子呈电中性电中性。+e-e第5页，讲稿共57张，创作于星期二12-112-1电荷电荷物理学物理学第五版第五版6带正电的原子带正电的原子带负电的原子带负电的原子中性原子中性原子(a)(a)电子质量非常小，根据其得失，原子呈现电性电子质量非常小，根据其得失，原子呈现电性.(b)(b)原子若得到电子便带负电，失去原子若得到电子便带负电，失去电子便带正电电子便带正电.第6页，讲稿共57
4、张，创作于星期二12-112-1电荷电荷物理学物理学第五版第五版71913年年密立根油滴实验密立根油滴实验测得测得电荷具有量子性，任何带电体的电荷只能是某电荷具有量子性，任何带电体的电荷只能是某一基本单位的整数倍，这个基本单位就是电子一基本单位的整数倍，这个基本单位就是电子电量绝对值电量绝对值e e。摩擦起电摩擦起电，实际上是通过作功实现电荷的分离、，实际上是通过作功实现电荷的分离、转移，从而使物体处于带电状态。转移，从而使物体处于带电状态。第7页，讲稿共57张，创作于星期二12-112-1电荷电荷物理学物理学第五版第五版8感应起电感应起电导体中自由电子在外电场力作用导体中自由电子在外电场力作
5、用下从物体的一部分转移至另一部分下从物体的一部分转移至另一部分第8页，讲稿共57张，创作于星期二12-112-1电荷电荷物理学物理学第五版第五版9二二 电荷守恒定律电荷守恒定律 不管系统中的电荷如何迁移，系统的电不管系统中的电荷如何迁移，系统的电荷的代数和保持不变荷的代数和保持不变.（自然界的基本守恒定律之一）（自然界的基本守恒定律之一）如：如：高能光子在高能光子在重荷附近可以转化为重荷附近可以转化为电子偶，电子偶也能电子偶，电子偶也能湮没为光子。湮没为光子。光光子子第9页，讲稿共57张，创作于星期二12-212-2库仑定律库仑定律物理学物理学第五版第五版10库仑库仑 (C.A.Coulomb
6、 1736 1806）法国物理学家，法国物理学家，17851785年通过年通过扭秤实验扭秤实验创立创立库仑库仑定律定律,使电磁学的研究从使电磁学的研究从定性进入定量阶段定性进入定量阶段.电荷电荷的单位库仑以他的姓氏命名的单位库仑以他的姓氏命名.第10页，讲稿共57张，创作于星期二12-212-2库仑定律库仑定律物理学物理学第五版第五版11一一 点电荷的概念点电荷的概念影响带电体之间的相互作用的因素影响带电体之间的相互作用的因素u 带电体的间距带电体的间距u 电荷电量电荷电量u 带电体大小、形状及电荷的分布带电体大小、形状及电荷的分布。当带电体本身的几何线度远比带电体间的距离当带电体本身的几何线
7、度远比带电体间的距离小得多时，在测量的精密范围内，带电体的形小得多时，在测量的精密范围内，带电体的形状与其上的电荷分布对作用力没有影响，此时状与其上的电荷分布对作用力没有影响，此时可以引入点电荷的概念。可以引入点电荷的概念。第11页，讲稿共57张，创作于星期二12-212-2库仑定律库仑定律物理学物理学第五版第五版12 当带电体的大小和带电体间的距离相比当带电体的大小和带电体间的距离相比很小时，可将其视为点电荷。很小时，可将其视为点电荷。点电荷点电荷简化为点电荷的条件简化为点电荷的条件:Q1rddrr的解，得的解，得第34页，讲稿共57张，创作于星期二12-212-2库仑定律库仑定律物理学物理
8、学第五版第五版35若改为若改为QA=+4Q，QB=Q，均，均固定，他们相距固定，他们相距r r，若一电荷，若一电荷q q放于何处才能平衡？放于何处才能平衡？rx4Q -Q解：解：要求第三个点电荷所受的合力为零，只要求第三个点电荷所受的合力为零，只可能放在两个电荷的右侧，设它距可能放在两个电荷的右侧，设它距B为为x第35页，讲稿共57张，创作于星期二12-312-3电场强度电场强度物理学物理学第五版第五版36 一、电性力作用机制一、电性力作用机制历史上曾经有两种观点。历史上曾经有两种观点。“近距作用近距作用”观点：认为电荷之间的相互作用观点：认为电荷之间的相互作用力是通过充满在空间的弹性媒体力是
9、通过充满在空间的弹性媒体“以太以太”来实来实现力的传递的现力的传递的“超距作用超距作用”观点：认为它们不需要任何媒体，观点：认为它们不需要任何媒体，也不需要时间，能够由一个物体立即作用到另也不需要时间，能够由一个物体立即作用到另一个物体上。一个物体上。第36页，讲稿共57张，创作于星期二12-312-3电场强度电场强度物理学物理学第五版第五版37电磁力的传递需要时间，同时，所谓的电磁力的传递需要时间，同时，所谓的“以太以太”也是不存在的。其相互作用是通过特殊物质也是不存在的。其相互作用是通过特殊物质场来实现的。场来实现的。电电 场场电电 荷荷1电电 荷荷2产生产生作用作用作用作用产生产生任何电
10、荷都在其周围空间激发电场，而电场任何电荷都在其周围空间激发电场，而电场的基本特征是对处在其中的任何电荷都有作的基本特征是对处在其中的任何电荷都有作用力。用力。二二 电场电场第37页，讲稿共57张，创作于星期二12-312-3电场强度电场强度物理学物理学第五版第五版38变变化的化的电电荷荷 ,的作用需推的作用需推迟时间迟时间 理论和大量实验证明场的观点是正确的。理论和大量实验证明场的观点是正确的。第38页，讲稿共57张，创作于星期二12-312-3电场强度电场强度物理学物理学第五版第五版40物物 质质实物实物场场电磁场是物质存在的一种形态电磁场是物质存在的一种形态,它分布在一定它分布在一定范围的
11、空间里范围的空间里,并和一切物质一样并和一切物质一样,具有能量、具有能量、动量、质量等属性。动量、质量等属性。静电场静电场:静止电荷周围存在的电场静止电荷周围存在的电场电场力：电场对处在其中的其他电荷的作用力电场力：电场对处在其中的其他电荷的作用力静电力：静电场对电荷的作用力静电力：静电场对电荷的作用力第40页，讲稿共57张，创作于星期二12-312-3电场强度电场强度物理学物理学第五版第五版41场场路路电场电场磁场磁场恒定恒定时变时变真空真空物质物质真空真空物质物质电磁感应电磁感应电磁波电磁波电电磁磁学学内内容容场与场与物质物质作用作用第41页，讲稿共57张，创作于星期二12-312-3电场
12、强度电场强度物理学物理学第五版第五版42三三 电场强度电场强度为了测定空间电场的存在和性质，可以在空间为了测定空间电场的存在和性质，可以在空间引入一个电荷，根据该电荷的受力大小和方向引入一个电荷，根据该电荷的受力大小和方向来判定电场的存在和性质。来判定电场的存在和性质。1 试验电荷试验电荷 点电荷点电荷 以便能精确定位某点的电场以便能精确定位某点的电场 电荷足够小电荷足够小 不对原电场产生显著的影响不对原电场产生显著的影响第42页，讲稿共57张，创作于星期二12-312-3电场强度电场强度物理学物理学第五版第五版432 电场强度电场强度场源电荷场源电荷试验电荷试验电荷激发电场的电荷叫做场激发电
13、场的电荷叫做场源电荷。源电荷。Q所在位置所在位置源点源点试探电荷放在不同试探电荷放在不同电场空间，它的受电场空间，它的受力大小和方向不同，力大小和方向不同，第43页，讲稿共57张，创作于星期二12-312-3电场强度电场强度物理学物理学第五版第五版44同一位置放置不同的试探电荷时，所受电场力同一位置放置不同的试探电荷时，所受电场力方向不变，大小成比例地变化方向不变，大小成比例地变化电场力不能反映电场力不能反映某点的电场性质某点的电场性质第44页，讲稿共57张，创作于星期二12-312-3电场强度电场强度物理学物理学第五版第五版45 单位单位:和和试试验电荷无关验电荷无关 电荷电荷q受电场力受电
14、场力:定义定义:单位正试验电荷所受的电场力单位正试验电荷所受的电场力场源电荷场源电荷试验电荷试验电荷第45页，讲稿共57张，创作于星期二12-312-3电场强度电场强度物理学物理学第五版第五版46场强是空间的点函数，大小方向随位置而变（矢场强是空间的点函数，大小方向随位置而变（矢量场）。量场）。如空间各点的场强大小和方向都相同，这种场如空间各点的场强大小和方向都相同，这种场称为均匀场，否则称为非均匀场。称为均匀场，否则称为非均匀场。第46页，讲稿共57张，创作于星期二12-312-3电场强度电场强度物理学物理学第五版第五版47四四 点电荷电场强度点电荷电场强度第47页，讲稿共57张，创作于星期
15、二12-312-3电场强度电场强度物理学物理学第五版第五版48点电荷场强公式点电荷场强公式重要！重要！第48页，讲稿共57张，创作于星期二12-312-3电场强度电场强度物理学物理学第五版第五版49负负点点电电荷荷产产生生的的场场是是以以点点电电荷荷为为中中心心成成辐辐射射状状指指向向点电荷的场。点电荷的场。-作业：作业：1112春大学物春大学物理二静电场部分习题理二静电场部分习题1,2第49页，讲稿共57张，创作于星期二12-312-3电场强度电场强度物理学物理学第五版第五版50四四 电场强度叠加原理电场强度叠加原理 点电荷点电荷系的电场系的电场q1、q2、q3对试对试探探电电荷荷产产生的生
16、的电场电场力分力分别别为为、，试试探探电电荷受到的合力荷受到的合力为为当空当空间间存在多个点存在多个点电电荷荷时时，这样这样的系的系统统称称为为点点电电荷系荷系第50页，讲稿共57张，创作于星期二12-312-3电场强度电场强度物理学物理学第五版第五版51场强叠加原理场强叠加原理点电荷系在某点所产生的电场强度等于各点点电荷系在某点所产生的电场强度等于各点电荷单独存在时所产生的电场在该点的场强电荷单独存在时所产生的电场在该点的场强的矢量迭加。的矢量迭加。+第51页，讲稿共57张，创作于星期二12-312-3电场强度电场强度物理学物理学第五版第五版52电偶极矩电偶极矩(电矩电矩)例例1 电偶极子的
17、电场强度电偶极子的电场强度+-电偶极子的轴电偶极子的轴电电偶偶极极子子：相相距距l(很很近近)的的一一对对带带等等量量异异号号的的点点电电荷构成的系统荷构成的系统第52页，讲稿共57张，创作于星期二12-312-3电场强度电场强度物理学物理学第五版第五版53（1）轴线延长线上一点的电场强度轴线延长线上一点的电场强度.+-第53页，讲稿共57张，创作于星期二12-312-3电场强度电场强度物理学物理学第五版第五版54.+-第54页，讲稿共57张，创作于星期二12-312-3电场强度电场强度物理学物理学第五版第五版55（2）轴线中垂线上一点的电场强度轴线中垂线上一点的电场强度第55页，讲稿共57张，创作于星期二12-312-3电场强度电场强度物理学物理学第五版第五版56.+-.第56页，讲稿共57张，创作于星期二12-312-3电场强度电场强度物理学物理学第五版第五版感感谢谢大大家家观观看看第57页，讲稿共57张，创作于星期二