§1-1 静电的基本现象和基本规律

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。
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
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。
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
电荷的量值有个基本单元、即一个质子或一个电子
所带电量的绝对值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
18
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。
作业：P71 1-1,1-4,1-5
24
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
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
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
22
在MKSA单位制中 k 1
F 1 q1q2
40
40 r 2
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0 8.8541878171012 C2 /(N m2 )
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
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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
16
晶体三极管
17
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。