§1-1 静电的基本现象和基本规律
赵凯华陈煕谋《电磁学》第三版思考题及习题答案(完整版)
1、 在地球表面上某处电子受到的电场力与它本身的重量相等， 求该处的电场强度 （已知电 子质量 m=9.1×10-31kg,电荷为-e=-1.610-19C）. 解： 2、 电子所带的电荷量（基本电荷-e）最先是由密立根通过油滴实验测出的。密立根设计的 实验装置如图所示。一个很小的带电油滴在电场 E 内。调节 E，使作用在油滴上的电场力与 油滴的重量平衡。如果油滴的半径为 1.64×10-4cm,在平衡时，E=1.92×105N/C。求油滴上 的电荷（已知油的密度为 0.851g/cm3） 解： 3、 在早期（1911 年）的一连串实验中，密立根在不同时刻观察单个油滴上呈现的电荷， 其测量结果（绝对值）如下： 6.568×10-19 库仑 13.13×10-19 库仑 19.71×10-19 库仑 8.204×10-19 库仑 16.48×10-19 库仑 22.89×10-19 库仑 11.50×10-19 库仑 18.08×10-19 库仑 26.13×10-19 库仑 根据这些数据，可以推得基本电荷 e 的数值为多少？ 解：油滴所带电荷为基本电荷的整数倍。则各实验数据可表示为 kie。取各项之差点儿 4、 根据经典理论，在正常状态下，氢原子中电子绕核作圆周运动，其轨道半径为 5.29× 10-11 米。已知质子电荷为 e=1.60×10-19 库,求电子所在处原子核（即质子）的电场强度。 解： 5、 两个点电荷，q1=+8 微库仑，q2=-16 微库仑（1 微库仑=10-6 库仑） ，相距 20 厘米。求 离它们都是 20 厘米处的电场强度。 解： 与两电荷相距 20cm 的点在一个圆周上，各点 E 大小相等，方向在圆锥在上。 6、 如图所示， 一电偶极子的电偶极矩 P=ql.P 点到偶极子中心 O 的距离为 r ,r 与 l 的夹角为。 在 r>>l 时，求 P 点的电场强度 E 在 r=OP 方向的分量 Er 和垂直于 r 方向上的分量 Eθ。 解：
§1-1 静电的基本现象和基本规律
19
F12
k
q1q2 r2
r12
当q1、q2同号时，
当q1、q2异号时，
q1给q2的力
F12沿
第一章 静电场
§1.静电的基本现象和基本规律
1
1.1 两种电荷
几个概念 带电体：带电的物体 起电：使物体带电 摩擦起电：用摩擦方法使物体带电 自然界中只存在两种电荷；而且，同种电荷互相
排斥，异种电荷互相吸引 电荷量（简称电量）：物体所带电荷数量的多少
2
生活中摩擦起电的例子
3
4
5
6
测量电量的仪器——验电器和静电计 结构
F12
沿
r12 r12
方向，即为排斥力 反方向，即为吸引力
q1给q2的力 F21 F12 大小F为
qq F k 1 2
r2 20
库仑扭秤
21
电学的单位制
厘米·克·秒静电单位制．通常以CGSE或e.s.u.表
示它, 在这单位制中,库仑定律中的k=1.
MKSA单位制，它是目前公认的国际单位制(SI)的 一部分。在这单位制中有四个基本量：长度、质 量、时间和电流强度。
8
1.2 静电感应 电荷守恒定律
静电感应
静电感应与摩擦起电的实质分析
9
结论
起电过程是电荷从一个物体(或物体的一部 分)转移到另一物体(或同一物体的另—部分) 的过程。 电荷守恒定律
电荷既不能被创造，也不能被消灭，它们只 能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体 的一部分转移到另一部分，也就是说，在任何 物理过程中，电荷的代数和是守恒的。
静电场的基本规律
允许电荷通过的物体叫导体，不 允许电荷通过的物体叫绝缘体或电介 质。导电性能介于导体和绝缘体之间 的物体叫半导体。 物体具有不同的导 电性，这可用物质的微观结构解释：
金属之所以导电，是因为内部存在 许多自由电子，它们可以摆脱原子核的 束缚而自由地在金属内部运动；酸、碱、 盐的水溶液（电解液）之所以导电，是 因为内部存在许多能作宏观运动的正、 负离子；反之，在绝缘体内部，由于电 子受到原子核的束缚，基本上没有自由 电子，因而呈绝缘性质；在半导体中导 电的粒子（叫做载流子），除带负电的 电子外，还有带正电的“空穴”。
F电 r 2 , 10 2
与万有引力类比得:
（二）库仑定律的表述
• 在真空中，两个静止的点电荷q1和q2之间的 相互作用力大小和q1 与q2的乘积成正比， 和它们之间的距离r平方成反比；作用力的 方向沿着他们的联线，同号电荷相斥，异号 电荷相吸。 Nhomakorabea讨论
f r 2 ?
f
k
g1 g 2 r2
r
f r 2
越小，内表面电荷越少
他测出不大于 0.02（未发表，100年以 后Maxwell 整理他的大量手稿，才将此结果公诸于世。
1785年库仑(Coulomb)测出结果
• 精度与十三年前Cavendish的实验精度 相当
– 库仑是扭称专家; – 电斥力——扭称实验，数据只有几个，且不
准确（由于漏电）——不是大量精确的实验；
• 富兰克林(Franklin) 首先发现 金属小杯内的软木小球完全不 受杯上电荷的影响;
• 在Franklin的建议下， Priestel做了实验 ——提出问 题
猜测答案
• 现象与万有引力有相同规 律
• 由牛顿力学可知：球壳对 放置在壳外的物体有引力， 而放置在球壳内任何位置 的物体受力为零。
静电的概念和基本现象有哪些
静电的概念和基本现象有哪些一、静电的概念静电是指物体在摩擦或者其它方式的作用下，失去或者获得电子，从而使物体带上电荷的现象。
静电现象在我们的生活中非常常见，比如用塑料梳子梳头发时，梳子与头发之间会产生静电。
二、静电的基本现象1.摩擦起电：两种不同材质的物体相互摩擦后，由于电子的转移，使得其中一种物体带正电，另一种物体带负电。
2.接触带电：当两个物体接触时，由于电子的转移，使得其中一个物体带电。
3.感应带电：当一个带电体靠近一个中性物体时，由于电场的作用，使得中性物体的一侧带正电，另一侧带负电。
4.电荷的吸引和排斥：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
这也是为什么带正电的物体会被带负电的物体吸引，而带同种电荷的物体则会互相推开的原因。
5.静电放电：当带电物体积累的电荷达到一定程度时，会通过空气或者导电体放电，产生电火花或者电流。
6.静电场：带电物体周围存在电场，电场对其他带电物体产生力的作用。
7.静电感应：当一个带电体靠近一个中性物体时，由于电场的作用，使得中性物体的一侧带正电，另一侧带负电。
8.静电屏蔽：当一个带电体靠近一个导体时，导体上的电荷会重新分布，使得导体内部接近带电体的一侧带正电，另一侧带负电，从而减小带电体对导体内部的影响。
以上是关于静电的概念和基本现象的介绍，希望对您有所帮助。
习题及方法：1.习题：摩擦起电的实质是什么？方法：摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个物体。
当两种不同材质的物体相互摩擦后，电子的转移使得其中一种物体带正电，另一种物体带负电。
2.习题：为什么用塑料梳子梳头发时会产生静电？方法：用塑料梳子梳头发时，塑料梳子与头发之间相互摩擦，导致电子的转移，从而使梳子与头发带上静电。
3.习题：为什么带正电的物体会被带负电的物体吸引？方法：根据电荷的性质，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
因此，带正电的物体会被带负电的物体吸引。
4.习题：为什么带同种电荷的物体会互相推开？方法：根据电荷的性质，同种电荷相互排斥，因此带同种电荷的物体会互相推开。
1.1 静电的基本现象和基本规律
14
6、电量：物体所带电荷数量的多少，叫做电荷量，简称电量。 7、正电、负电： 验电器与静电计 同种电荷量放一起，电量增加，异种电荷放一起，电量减小 。就像正负数一样，正数放一起，增加，负数放一起，增加 。正负数放一起，抵消。
8、中和：正负电荷相互完全抵消的 状态叫做中和。 富兰克林命名：一种叫正电，丝绸摩擦过的玻璃棒上的电叫正 电；另一种叫负电，毛皮摩擦过的橡胶棒上的电荷叫负电。
库仑定律是静电学的基础，是电磁学的三大实验支柱之一， 库仑定律适用的条件：真空、相对于观察者静止、点电荷； 小到分子、原子内部，大到天体均适用。 （微观领域中, 万有引力比库仑力小得多,可忽略不计.有习题 作比较: Fe/Fg=2.27 X1039）
12
2 库仑定律 (Coulomb Law)
扩展：关于满足牛顿第三定律
被作用者运动，由于推 被作用者静止， 迟势，不满足牛三 满足牛三 看上去与牛三矛盾 实际上正说明电荷间有第三者——场， 前者电荷静止，场的动量不变——作用力对等 后者场的动量发生变化，作用力不对等 将场包含进去，依然满足牛顿第三定律
13
2 库仑定律 (Coulomb Law)
库仑 (1736-1806) 电学是物理学的一个重要分枝，在它的发展过程中，很 多物理学巨匠都曾作出过杰出的贡献。法国物理学家查利· 奥 古斯丁· 库仑就是其中影响力非常巨大的一员。
8
2 库仑定律 (Coulomb Law)
2. 库仑定律的表述：1785年，库仑通过扭称实验得到该定律 。 文字表述：在真空中，两个静止的点电荷之间的相互作用力 的大小，与它们的电量的乘积成正比，与它们之间距离的平 方成反比；作用力的方向沿着它们的联线，同号电荷相斥， 异号电荷相吸。 数学表述：
电磁学第一章答案
: 建立XOY坐标系。
q和
q在A点产生
的场强E和E分别为
E
q
4
0
r
l
2
2
i
E
4
q
0
r
l 2 2
i
l
l r
E EA E
• A
v EA
v E
v E
q
4 0
r
1
l 2
2
r
1
l 2
2
v i
2qrl
v
4 0r 4
1
l 2r
2
1
l 2r
2
i
第一章 —— 静电场
20
用于该电荷的静电力的矢量和。
离散状态
N
F Fi
i 1
r Fi
qqi
4 0ri2
rˆi 0
F
F2
r10 q
F1
q1
q2 r20
连续分布 F dF
r dF
qdq
40r 2
rˆ0
第一章 —— 静电场
11
§2 电场 电场强度
一、电场
实验证实了两静止电荷间存在相互作用的静电力，
但其相互作用是怎样实现的？
1. 静电场
基本内容：
2. 恒磁场 3. 电磁感应
4. 电磁介质
5. 电路
6. 电磁理论
第一章 —— 静电场
1
第一章 静电场
§1 静电的基本现象和基本规律 §2 电场 电场强度 §3 高斯定理 §4 电势及其梯度 §5 静电场中的导体
§6 电容和电容器 §7 静电场边值问题的唯一性定理
第一章 —— 静电场
电磁学第三版赵凯华陈煕谋 思考题和课后习题答案详解全解解析(上册)
第一章静电场§1.1 静电的基本现象和基本规律思考题：1、给你两个金属球，装在可以搬动的绝缘支架上，试指出使这两个球带等量异号电荷的方向。
你可以用丝绸摩擦过的玻璃棒，但不使它和两球接触。
你所用的方法是否要求两球大小相等？答：先使两球接地使它们不带电，再绝缘后让两球接触，将用丝绸摩擦后带正电的玻璃棒靠近金属球一侧时，由于静电感应，靠近玻璃棒的球感应负电荷，较远的球感应等量的正电荷。
然后两球分开，再移去玻璃棒，两金属球分别带等量异号电荷。
本方法不要求两球大小相等。
因为它们本来不带电，根据电荷守恒定律，由于静电感应而带电时，无论两球大小是否相等，其总电荷仍应为零，故所带电量必定等量异号。
2、带电棒吸引干燥软木屑，木屑接触到棒以后，往往又剧烈地跳离此棒。
试解释之。
答：在带电棒的非均匀电场中，木屑中的电偶极子极化出现束缚电荷，故受带电棒吸引。
但接触棒后往往带上同种电荷而相互排斥。
3、用手握铜棒与丝绸摩擦，铜棒不能带电。
戴上橡皮手套，握着铜棒和丝绸摩擦，铜棒就会带电。
为什么两种情况有不同结果？答：人体是导体。
当手直接握铜棒时，摩擦过程中产生的电荷通过人体流入大地，不能保持电荷。
戴上橡皮手套，铜棒与人手绝缘，电荷不会流走，所以铜棒带电。
计算题：1、真空中两个点电荷q1=1.0×10-10C，q2=1.0×10-11C，相距100mm，求q1受的力。
解：2、真空中两个点电荷q与Q，相距5.0mm,吸引力为40达因。
已知q=1.2×10-6C,求Q。
解：1达因=克·厘米/秒=10-5牛顿3、为了得到一库仑电量大小的概念，试计算两个都是一库仑的点电荷在真空中相距一米时的相互作用力和相距一千米时的相互作用力。
解：4、氢原子由一个质子（即氢原子核）和一个电子组成。
根据经典模型，在正常状态下，电子绕核作圆周运动，轨道半径是r=5.29×10-11m。
已知质子质量M=1.67×10-27kg，电子质量m=9.11×10-31kg。
第1章 真空中的静电场1 静电的基本现象和基本规律
（3）上面给出的库仑定律只适用于惯性体系中静止的 点电荷，存在相对运动时库仑定律要作小小的修改。 (4) 库仑定律是电学中的基本定律是整个电学的基础。 关于库仑定律的发现，请同学们参考有关书籍，阅后必然 受益不浅，很有启发。 (5) 平方反比律与光子静止质量是否为零有着密切关 系。
提问
通过回顾库仑定律的发现，你有什么体会？
k=
1 4πε 0
= 8.99 × 10 9 Nm 2 C − 2 ≈ 9.0 × 10 9 Nm 2 / C 2
在计算过程中，一般都将k当作一个常数处理，不是 这种形式也应凑成这种形式。 1 9 2 2
k= 4πε 0 ≈ 9.0 × 10 Nm / C
在CGSE制中, k=1。CGSE制仍然有人用，因为其公 式非常简洁。
下面看一个核反应的例子，β衰变的一般反应式：
A z
XN= Y
A z +1 N −1
+ e +ν e
−
其中 A：质量； Z：原子序数即电荷数； N：中子数； ν e ： 为反电子中微子。
根据物质的电结构，我们可以更好地理解和掌握电 荷守恒定律。众所周知：
⎧ ⎧电子 ⎪ ⎪ ⎪原子⎨ 物质⎨ ⎪原子核 ⎪ ⎩ ⎪分子 ⎩ (带负电) ⎧质子 (带正电) ⎨ ⎩中子 (不带电)
(2) 库仑定律与万有引力定律
GM 1 M 2 0 F引 = − r12 2 r12
G：万有引力常数，数值 为6.67 ×10-11牛顿米2/千克2 或6.67×10-8达因厘米2/克2 “-”表示吸引力，在 F引 的 作用下，趋向于使r12减小 （因为M1和M2恒大于零）。
两者的相同之处在于：都是长程力，具有平方反比 的特征，且都满足牛顿第三定律； 不同之处： (a) 电荷有正有负，所以存在引力和斥力， 而质量恒 为正，只有引力而没有斥力。 (b) 静电力可以屏蔽，而万有引力却无法屏蔽。 (c) 静电力远大于引力。以电子和质子间的库仑力和 万有引力为例，可以得到F电/F引～2.3×1039，因此通常在 讨论原子、固体、液体的结构及化学作用时，只需考虑库 仑力，而忽略引力。
人教版高中物理选修1-1：生活中的静电现象
电荷在导体表面的分布是不均匀 的：突出的位置．电荷比较密 集．平坦的位置，电荷比较稀疏
导体尖锐部位的电荷特别密集．尖 端附近的电场就特别强．会放出电 荷，这种现象我们称之为尖端放电
尖 在导体尖端附近放一根点燃的蜡烛。当我们不断给导 端 体充电的时候，火焰就好像被风吹动一样朝背离尖端的 放 方向偏移。
问2：应如何做好建筑物内部的防雷工作？
答：要做好建筑物内部的防雷，就是要在电源、电话、电视、计算机 网络等的进线处，安装相应的避雷器，在雷电波侵入时，避雷器就会将雷 电流泄放到大地网络版上，避免室内的电器设备等被击坏或烧坏，甚至引 起火灾。
小结
§3、生活中的静电现象
一、认识放电现象
1、常见的放电现象：
第一章 电场 电流
3生活中的静电现象
一、放电现象
1.放电现象有哪些？ 2.什么是火花放电？什么是接地放电？
火花放电是指物体上 积累了电荷，且放电时 出现火花的放电现象；
接地放电是指为了防止 物体上过量积累电荷， 而用导体与大地连接， 把电荷接入大地进行时 时放电的现象；
二、雷电和避雷
云层之间或云层与地面之间发生强烈放电时，能 产生耀眼的闪光和巨响，这就是闪电和雷鸣。闪 电的电流可以高达几十万安培，会使建筑物严重 损坏。
①静电除尘 ②静电喷漆 ③静电复印
静电除尘
静电喷涂
静电复印
防雷 知识 措施
“你们知道吗，男孩遭雷击概率超过女孩。”
女孩们一听全乐了，男孩子则不服气地问为什么这么说。
解释:人体都有静电场，静电场所产生的电压越高，越 容易遭到雷击，男孩和女孩生理结构存在不同，导致其静电 压存在一定差异，一般来说男孩静电压1000，高于女孩的 800，因此男孩遭雷击概率超过女孩。
赵凯华_电磁学_第三版_第一章_静电场_129_pages
dq
dV
q
P
（点电荷！！）组成，然后利用场强叠加 原理
r
dE
E
q
dE
q
dq 4 0 r
ˆ r 2
dq dV ds dl
体电荷 密度 面电荷 密度 线电荷 密度
dq dl
dq dV
dq ds
电荷密度 一般是位 置的函数
例1
等量异号电荷的电场 电荷之间的距离为 l。
E q 4 0 r ˆ r 2
球对称！！（图示见 下页） r 从源电荷指向场点 场强方向：
两式得
正电荷受力方向
z
F q ˆ r 2 q0 4 0 r
o
j
A
y
球对称！
静电场基本 特性的原因 ！！！
x
问题 如何求 任意 带电体的场强？
方法： 电力叠加原理＋场强定义
2 0
E E E
在可视为电 偶极子时 E
ˆ r
4 r
q
2 0
ˆ r
ˆ ˆ p 3 r p r 3 4 0 r
1
推导：
E 4 r q
2 0
ˆ r
4 r
q
P
ˆ r
2 0
r
r
l
q r r E 3 3 4 0 r r
由图中
q
r
q
矢量关系
平方
2 2
l r r 2
2
l r r 2
l r r r l 4
2 2 2
l r r r l, 4
静电现象的基本原理
静电现象的基本原理静电现象是我们日常生活中经常会遇到的一种现象，比如在冬天脱衣服时会感觉到衣服和身体之间有明显的电荷吸引或排斥的感觉，又比如在干燥的天气里，走动时会听到衣服摩擦时发出的“噼啪”声。
这些都是由于静电现象所引起的。
那么，静电现象的基本原理是什么呢？静电现象的基本原理可以通过电荷、电场和电荷守恒定律来解释。
首先，我们来了解一下电荷。
电荷是物质所具有的一种基本属性，通常分为正电荷和负电荷。
正电荷和负电荷之间会相互吸引，而同种电荷之间会相互排斥。
当物体失去或获得电子时，就会带上正电荷或负电荷，从而产生静电现象。
在静电现象中，电荷之间的相互作用主要通过电场来传递。
电场是描述电荷周围空间中电荷间相互作用的物理量，它是一个矢量场，具有方向和大小。
当一个物体带有电荷时，就会在周围产生电场，而另一个带电荷的物体在这个电场中就会受到电场力的作用，从而产生静电吸引或排斥的现象。
此外，静电现象还遵循电荷守恒定律。
电荷守恒定律是指在一个封闭系统中，电荷的总量是不变的。
也就是说，电荷既不能被创造也不能被销毁，只能通过转移的方式在物体之间传递。
因此，在静电现象中，当一个物体失去电荷时，另一个物体就会获得相同数量的电荷，以保持系统中电荷总量的平衡。
总的来说，静电现象的基本原理是通过电荷、电场和电荷守恒定律来解释的。
电荷之间的相互作用通过电场传递，而电荷的转移遵循电荷守恒定律。
这些基本原理帮助我们理解静电现象在日常生活中的表现，也为我们探索静电现象背后的物理规律提供了基础。
静电的基本现象和规律
在真空中，通过任 一闭合曲面的电场强 度通量等于该曲面所 包围的所有电荷的代 数和的1/o倍。
1 e E dS
S
o
q
i 1
n
i
验证高斯定理：
1、点电荷在球形高斯面的圆心处
球面场强：
E
dS
E
q 4o R
+
q dS d e E cos 0dS 2 4o R
dV ˆ ˆ r r 2 2 V 4 r 4o r o
dq
线电荷： dq =dl
面电荷：dq=dS
4、电偶极子
电偶极子： 大小相等，符号相反并有一微 小间距的两个点电荷构成的复合体。
电偶极矩：
p ql
-q
p
l
q
电偶极子是个很重要 的物理模型，在研究电极 化，电磁波的发射和接收 都会用到。
2ql 2p EA 3 4o r 4o r 3
例3、计算电偶极子中垂线上任一点B的场强。
解：
EB E cos E cos
E E 4o r 2 l 2 4
l 2 r l 4
2 2
E+
q
EB
E-
B
cos
r
-q
2 32
l
q
EB 2 E cos
q ne
n=1，2，3，…
电荷守恒定律： 在一个和外界没有电荷交换的系统内，正负电荷的 代数和在任何物理过程中保持不变。
Q c
i
电荷守恒定律是物理学中普遍的基本定律
1.2 库仑定律
1.点电荷:一种可以忽略其形状大小的带电体
赵凯华所编《电磁学》第二版答案解析
第一章静电场§1.1 静电的基本现象和基本规律思考题：1、给你两个金属球，装在可以搬动的绝缘支架上，试指出使这两个球带等量异号电荷的方向。
你可以用丝绸摩擦过的玻璃棒，但不使它和两球接触。
你所用的方法是否要求两球大小相等？答：先使两球接地使它们不带电，再绝缘后让两球接触，将用丝绸摩擦后带正电的玻璃棒靠近金属球一侧时，由于静电感应，靠近玻璃棒的球感应负电荷，较远的球感应等量的正电荷。
然后两球分开，再移去玻璃棒，两金属球分别带等量异号电荷。
本方法不要求两球大小相等。
因为它们本来不带电，根据电荷守恒定律，由于静电感应而带电时，无论两球大小是否相等，其总电荷仍应为零，故所带电量必定等量异号。
2、带电棒吸引干燥软木屑，木屑接触到棒以后，往往又剧烈地跳离此棒。
试解释之。
答：在带电棒的非均匀电场中，木屑中的电偶极子极化出现束缚电荷，故受带电棒吸引。
但接触棒后往往带上同种电荷而相互排斥。
3、用手握铜棒与丝绸摩擦，铜棒不能带电。
戴上橡皮手套，握着铜棒和丝绸摩擦，铜棒就会带电。
为什么两种情况有不同结果？答：人体是导体。
当手直接握铜棒时，摩擦过程中产生的电荷通过人体流入大地，不能保持电荷。
戴上橡皮手套，铜棒与人手绝缘，电荷不会流走，所以铜棒带电。
计算题：1、真空中两个点电荷q1=1.0×10-10C，q2=1.0×10-11C，相距100mm，求q1受的力。
解：2、真空中两个点电荷q与Q，相距5.0mm,吸引力为40达因。
已知q=1.2×10-6C,求Q。
解：1达因=克·厘米/秒=10-5牛顿3、为了得到一库仑电量大小的概念，试计算两个都是一库仑的点电荷在真空中相距一米时的相互作用力和相距一千米时的相互作用力。
解：4、氢原子由一个质子（即氢原子核）和一个电子组成。
根据经典模型，在正常状态下，电子绕核作圆周运动，轨道半径是r=5.29×10-11m。
已知质子质量M=1.67×10-27kg，电子质量m=9.11×10-31kg。
大学_新概念物理教程电磁学第二版(赵凯华陈熙谋著)课后答案下载
新概念物理教程电磁学第二版(赵凯华陈熙谋著)课后答案下载新概念物理教程电磁学第二版(赵凯华陈熙谋著)内容提要章静电场恒定电流场1.静电的基本现象和基本规律1.1 两种电荷1.2 静电感应电荷守恒定律1.3 导体、绝缘体和半导体1.4 物质的电结构1.5 库仑定律2.电场电场强度2.1 电场2.2 电场强度矢量E2.3 电场线2.4 电场强度叠加原理2.5 电荷的连续分布2.6 带电体在电场中受的力及其运动2.7 场的概念3.高斯定理3.1 立体角3.2 电通量3.3 高斯定理的表述及证明3.4 球对称的电场3.5 轴对称的电场3.6 无限大带电平面的电场3.7 从高斯定理看电场线的性质4.电势及其梯度4.1 静电场力所作的功与路径无关 4.2 电势与电势差4.3 电势叠加原理4.4 等势面4.5 电势的梯度4.6 电偶极层5.静电场中的导体5.1 导体的平衡条件5.2 导体上的电荷分布5.3 导体壳(腔内无带电体情形)5.4 导体壳(腔内有带电体情形)6.静电能6.1 点电荷之间的.相互作用能 6.2 电荷连续分布情形的静电能6.3 电荷在外电场中的能量7.电容和电容器7.1 孤立导体的电容7.2 电容器及其电容7.3 电容器储能(电能)8.静电场边值问题的性定理8.1 问题的提出8.2 几个引理8.3 叠加原理8.4 性定理8.5 静电屏蔽8.6 电像法9.恒定电流场9.1 电流密度矢量9.2 欧姆定律的微分形式9.3 电流的连续方程9.4 两种导体分界面上的边界条件 9.5 电流线在导体界面上的折射9.6 非静电力与电动势9.7 恒定电场对电流分布的调节作用 __提要思考题习题第二章恒磁场1.磁的基本现象和基本规律1.1 磁的库仑定律1.2 电流的磁效应1.3 安培定律1.4 电流单位——安培2.磁感应强度毕奥-萨伐尔定律2.1 磁感应强度矢量B2.2 毕奥-萨伐尔定律2.3 载流直导线的磁场2.4 载流圆线圈轴线上的磁场2.5 载有环向电流的圆筒在轴线上产生的磁场3.安培环路定理3.1 载流线圈与磁偶极层的等价性3.2 安培环路定理的表述和证明3.3 磁感应强度B是轴矢量3.4 安培环路定理应用举例4.磁场的“高斯定理”磁矢势4.1 磁场的“高斯定理”4.2 磁矢势5.磁场对载流导线的作用5.1 安培力5.2 平行无限长直导线间的相互作用5.3 矩形载流线圈在均匀磁场中所受力矩5.4 载流线圈的磁矩5.5 磁偶极子与载流线圈的等价性5.6 直流电动机基本原理5.7 电流计线圈所受磁偏转力矩6.带电粒子在磁场中的运动6.1 洛伦兹力6.2 洛伦兹力与安培力的关系6.3 带电粒子在均匀磁场中的运动6.4 荷质比的测定6.5 回旋加速器的基本原理6.6 霍耳效应6.7 等离子体的磁约束__提要思考题习题第三章电磁感应电磁场的相对论变换第四章电磁介质第五章电路第六章麦克斯韦电磁理论电磁波电磁单位制附录A 矢量的乘积和对称性立体角曲线坐标系附录B 矢量分析提要附录C 二阶常系数微分方程附录D 复数的运算习题答案索引新概念物理教程电磁学第二版(赵凯华陈熙谋著)目录本书是面向21世纪课程教材，是已出版的《新概念物理教程电磁学》的修订版。
静电现象物理知识点总结
静电现象物理知识点总结一、静电产生的原理静电产生的原理涉及到原子和分子的结构以及其电荷分布。
在原子和分子中，电子围绕着原子核运动，根据它们的电荷性质，它们可以受到外部力的作用而被移动。
当两种不同的材料摩擦时，一种材料的电子会被转移到另一种材料上，这样就导致了电子在材料之间的不平衡分布，从而产生了静电。
例如，当我们梳头发时，梳子会带上一些电荷，而我们的头发上也会带上一些电荷，这就是由于头发和梳子之间的摩擦力导致了电子的转移。
这种不平衡的电荷分布就会导致物体带电，产生了静电现象。
二、静电的特性静电具有以下几个基本特性：1. 吸引和排斥：带电物体具有相互吸引或排斥的性质。
具有相同电荷的物体会相互排斥，而具有不同电荷的物体会相互吸引。
2. 电场：带电物体会产生电场，它们具有四种基本特性：电荷量、电荷形式、空间位置和电场强度。
3. 静电感应：当一个带电体靠近一个中性物体时，会使中性物体的分子重新排列，产生静电感应。
如果中性物体是导体，那么它的一个一侧会带上与带电体相反的电荷。
4. 静电放电：当积累了大量静电时，带电体会产生静电放电现象。
这种现象会释放出大量的能量，产生火花或者闪电。
5. 静电防护：为了避免设备受到静电的损坏，我们需要对设备进行静电防护处理。
这通常包括使用导电性材料、接地和消除静电积聚等方法。
三、静电的应用静电在我们的日常生活中有着广泛的应用。
以下是一些静电应用的例子：1. 打印机墨粉的吸附：在打印机中，利用静电吸附的原理，墨粉可以精准地覆盖在纸张上，从而实现打印功能。
2. 电子元件的清洁：在制造电子元件的过程中，静电可以被用来吸附和清洁表面的杂质，从而提高元件的质量。
3. 静电粉末涂层：在工业制造中，可以利用静电吸引力将粉末均匀地附着在物体表面，形成一层均匀的涂层。
4. 静电运输：在一些工业设备中，可以利用静电吸引力来搬运物体，从而实现自动化生产。
5. 曼纽拉飘浮悬链球：在科学实验中，可以利用静电的排斥作用，制造一个曼纽拉飘浮的悬链球，从而展示静电的反常现象。
静电现象的基本原理
静电现象的基本原理静电现象是我们日常生活中经常会遇到的一种现象，比如当我们脱掉毛衣时，毛衣会吸附一些灰尘；或者在干燥的天气里，我们走动时会感觉到身体被静电“电击”等。
这些现象都与静电有关。
那么，静电现象的基本原理是什么呢？### 静电现象的定义静电是指物体带有的电荷，这种电荷是静止不动的，不流动的，因此称为“静电”。
当物体带有正电荷时，我们称之为正静电；当物体带有负电荷时，我们称之为负静电。
静电现象是指物体之间由于电荷的不平衡而产生的现象，包括静电吸引、静电排斥等。
### 静电现象的基本原理静电现象的基本原理可以通过电荷之间的相互作用来解释。
在物体中，原子由带正电荷的质子和带负电荷的电子组成。
通常情况下，物体中正电荷和负电荷是平衡的，物体是中性的，即正负电荷的数量相等。
但是当物体摩擦或接触其他物体时，就会发生电荷的转移，导致物体带有净电荷，即正电荷或负电荷。
当两个带有不同电荷的物体靠近时，它们之间会产生电场。
根据库仑定律，同种电荷之间会相互排斥，异种电荷之间会相互吸引。
因此，当正电荷和负电荷之间的电场相互作用时，就会产生静电吸引或静电排斥的现象。
### 静电现象的产生静电现象可以通过以下几种方式产生：1. 摩擦：当两种不同材质的物体相互摩擦时，会导致电子的转移，从而使物体带有净电荷。
比如，当我们用毛巾擦玻璃时，就会发生静电现象。
2. 接触：当带有电荷的物体接触到中性物体时，电荷会转移给中性物体，使其带有净电荷。
3. 诱导：当一个带有电荷的物体靠近另一个中性物体时，会诱导中性物体内部的电荷重新排列，使其带有净电荷。
### 静电现象的应用静电现象在生活中有着广泛的应用，比如：1. 静电除尘：利用静电吸引力可以去除空气中的尘埃和杂质，常用于空气净化器和除尘器中。
2. 静电喷涂：静电喷涂技术利用静电吸引力将涂料均匀喷涂在物体表面，提高了涂装效率和质量。
3. 静电除湿：静电除湿器通过静电吸引力去除空气中的水分，减少潮湿和霉菌滋生。
静电现象的基本原理
静电现象的基本原理静电现象是我们日常生活中经常会遇到的一种现象，比如当我们脱掉毛衣时，毛衣会吸附一些灰尘；当我们摩擦橡胶棒后，橡胶棒会吸引小纸片等。
这些现象都与静电有关。
那么，静电现象的基本原理是什么呢？让我们一起来探讨一下。
### 静电现象的定义静电现象是指物体之间由于电荷分布不均匀而产生的现象。
在物体表面或物体之间，如果存在正电荷和负电荷的分布不均匀，就会产生静电现象。
### 静电现象的基本原理静电现象的基本原理可以通过以下几个方面来解释：1. **电荷的基本性质**静电现象的基本原理首先要从电荷的基本性质说起。
电荷是物质的一种基本属性，分为正电荷和负电荷。
同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
当物体失去或获得电子时，就会带上正电荷或负电荷。
2. **电荷的转移**静电现象通常是由于物体之间的电荷转移而产生的。
当两个物体之间发生摩擦时，会导致电子的转移。
比如，当橡胶棒和毛发摩擦时，橡胶棒会获得电子而带负电荷，毛发则会失去电子而带正电荷。
3. **电荷的积累**当物体带有正电荷或负电荷时，这些电荷会在物体表面积累。
正电荷和负电荷之间会相互吸引，导致它们在物体表面分布不均匀。
4. **静电力的作用**静电现象的产生主要是由于静电力的作用。
静电力是由于带电物体之间的电荷分布不均匀而产生的力。
当两个带电物体之间存在静电力时，它们会相互作用，导致物体之间产生吸引或排斥的现象。
### 静电现象的应用静电现象不仅存在于我们的日常生活中，还被广泛应用于各个领域，比如：1. **静电除尘**在工业生产中，静电除尘技术被广泛应用于除尘设备中。
通过静电场的作用，可以将空气中的尘埃颗粒吸附在带电板上，从而实现除尘的效果。
2. **静电喷涂**静电喷涂是一种常见的涂装技术，通过给涂料带电，使其在喷涂时能够均匀地附着在物体表面上，提高涂装效率和质量。
3. **静电除湿**静电除湿器利用静电原理将空气中的水分子吸附在带电板上，从而实现除湿的效果，保持空气清新干燥。
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N型半导体与P型半导体
N型半导体——半导体中多数载流子是电子 P型半导体——半导体中多数载流子是“空穴”
N型半导体与P型半导体的作用 将N型和P型半导体结合起来，可以制成各种
半导体器件，如晶体二极管、晶体三极管等
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晶体三极管
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电荷量子化
1906-1917年，密立根用液滴法首先从实验上证明 了，微小粒子带电量的变化不连续。
电荷的量e，每个带电体所带的电量，都 只能是这个基元电荷e的整数倍。
基元电荷的量值为
e=1.602176462(83)×10-19C （1999年发布） 近似值为 e=1.602×10-19C
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1.5库仑定律
点电荷——带电体本身的几何线度比起它到其 它带电体的距离小得多。这种带电体的形状和电 荷在其中的分布已无关紧要，可以把它抽象成一 个几何的点。
金属的微观电结构 解释静电感应现象
14
自由电荷和束缚电荷 自由电荷 可以自由移动的电荷 不同类型的导体中的自由电荷 金属——自由电子 电解液——正、负离子 电离的气体——正、负离子 束缚电荷 只能在一个原子或分子的范围内作
微小的位移的电荷
半导体中导电的粒子(叫做载流子)，除了带负 电的电子，还有带正电的“空穴”。
——真空电容率或真空介电常数
近似值为
0
8.851012 C 2
/(N
m2 )
相应的 k
1
8.99109 N m2 / C 2
4 8.851012
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MKSA单位制中，任何一个物理量Q的量纲
Q LpM qT r I s
其中，长度(L)、质量(M)、时间(T)、 电流强度(I)为基本量
库仑定律的表述: 在真空中，两个静止的点电荷q1及q2之间的相互 作用力的大小和q1与q2的乘积成正比，和它们之间 距离r的平方成反比；作用力的方向沿着它们的联 线，同号电荷相斥，异号电荷相吸。
19
F12
k
q1q2 r2
r12
当q1、q2同号时，
当q1、q2异号时，
q1给q2的力
F12沿
第一章 静电场
§1.静电的基本现象和基本规律
1
1.1 两种电荷
几个概念 带电体：带电的物体 起电：使物体带电 摩擦起电：用摩擦方法使物体带电 自然界中只存在两种电荷；而且，同种电荷互相
排斥，异种电荷互相吸引 电荷量（简称电量）：物体所带电荷数量的多少
2
生活中摩擦起电的例子
3
4
5
6
测量电量的仪器——验电器和静电计 结构
体转移或传导电荷的能力(称为导电能力)将发
生变化。 半导体——导电能力介于导体和绝缘体之间，
而且对温度、光照、杂质、压力、电磁场等外 加条件极为敏感。
12
1.4物质的电结构
物质的组成
物质
分子 原子
中子 原子核
质子(带正电） 电子(带负电）
13
从物质的电结构看物质是否带电 从物质的电结构分析摩擦起电的原因 金属导电的机制
10
1.3导体、绝缘体和半导体
导体 电荷能够从产生的地方迅速转移或传导 到其它部分的那种物体
如：金属、石墨、电解液(酸、碱、盐类的水 溶液)、人体、地、电离了的气体等。
绝缘体 电荷几乎只能停留在产生的地方的那 种物体。
如：玻璃、橡胶、丝绸、琥珀、松香、硫磺、 瓷器、油类、未电离的气体等。
11
说明：这种分类不是绝对的，导体和绝缘体 之间并没有严格的界限。在一定的条件下，物
作业：P71 1-1,1-4,1-5
24
F12
沿
r12 r12
方向，即为排斥力 反方向，即为吸引力
q1给q2的力 F21 F12 大小F为
qq F k 1 2
r2 20
库仑扭秤
21
电学的单位制
厘米·克·秒静电单位制．通常以CGSE或e.s.u.表
示它, 在这单位制中,库仑定律中的k=1.
MKSA单位制，它是目前公认的国际单位制(SI)的 一部分。在这单位制中有四个基本量：长度、质 量、时间和电流强度。
8
1.2 静电感应 电荷守恒定律
静电感应
静电感应与摩擦起电的实质分析
9
结论
起电过程是电荷从一个物体(或物体的一部 分)转移到另一物体(或同一物体的另—部分) 的过程。 电荷守恒定律
电荷既不能被创造，也不能被消灭，它们只 能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体 的一部分转移到另一部分，也就是说，在任何 物理过程中，电荷的代数和是守恒的。
验电器
静电计
演示静电计的使用
7
正负电荷的区分
正电荷：用绸子摩擦过的玻璃棒所带的电荷 负电荷：用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷， 它们的数量分别用正数和负数来表示。 说明：这种命名法历史上是由夫兰克林首先提出 来的，国际上一直沿用到今天。
中和：正、负电荷互相完全抵消的状态。 摩擦起电的一个重要特点：相互摩擦的两个物 体总是同时带电的，而且所带的电荷等量异号。
库仑的定义是：如果导线中载有1A的稳恒电流、 则在1s内通过导线横截面的电量为1C，即 1C=1A·s.
库仑和e.s.u.电量的关系是
lC＝3.00×109 e.s.u.电量
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在MKSA单位制中 k 1
F 1 q1q2
40
40 r 2
0 8.8541878171012 C2 /(N m2 )