第09章 真空中的静电场--1
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电磁学_01_真空中的静电场
电磁学_01_真空中的静电场01 电荷库仑定律1电荷的量子性自然界存在两种基本电荷：电子和质子，分别带电：{qa=−1.62×10−10Cqρ=+1.62×10−19C基本电量：e=1.62×10⁻¹⁹C物体带电：q=±e,±2e,±3e,±4e,⋯,±ne这一特性称为电荷的量子性。
夸克模型：强子(中子和质子) 由若干种夸克或反夸克组成夸克的电量：±e或±e电子的电量分布：负电荷集中分布在∼10⁻³⁸m范围，可以将电子看作是无内部结构的电荷点质子的电量分布：正电荷集中分布在∼10⁻¹⁵m范围，一般问题中可看作无内部结构的电荷点，如图XCH003 001 所示。
中子的电量分布：正负电荷集中分布在−10⁻¹⁵m范围，正负电量相等，对外呈现中性，如图XCH003 001 所示。
宏观物体的电量：q>>e，带电为准连续的2 电荷守恒定律————一个封闭的带电系统，系统正负电荷的代数和保持不变重核的裂变： 92238U →90234Tℎ+24He ————重核裂变前后，电荷代数和不变，电荷守恒γ光子与重核的碰撞： y →e⁺+e⁻ 一 光子转化为一个正电子和一个负电子高速运动的正负电子对作用： e⁺+e⁻⇒γ一 正负电子对湮灭产生光子3电荷的相对性不变性实验研究表明：电荷的电量与带电体的运动状态无关：电荷的测量与参照系无关。
氦原子中两个质子能量为氢分子中两个质子的能量100万倍，实验研究表明氦原子和氢分子精确地为电中性，说明氢原子和氢分子质子的电量和运动状态无关，即电荷相对论不变性，氢分子和氮原子中电子的运动如图XCH003 003和如图XCH003 004所示。
4 库仑定律点电荷：带电体的大小和尺寸在研究的问题中可以忽略不计(d<<r)1785年，法国物理学家库仑(C. A. Coulomb) 从实验上总结出真空中两个点电荷之间的作用力库仑定律：真空中两个静止点电荷之间的作用力与电量成正比，与两电荷之间距离的平方成反比，力的方向沿两个电荷的连线。
第09章 习题解
第9章 真空中的静电场9.1 两个电量都是q +的点电荷分别固定在真空中两点A B 、，相距2a 。
在它们连线的中垂线上放一个电量为q '的点电荷，q '到A B 、连线中点的距离为r 。
求q '所受的静电力，并讨论q '在A B 、连线的中垂线上哪一点受力最大？若q '在A B 、的中垂线上某一位置由静止释放，它将如何运动？分别就q '与q 同号和异号两种情况进行讨论。
解：()1222014qq F F a r πε'==+ ()1322022cos 2qq rF F arθπε'==+方向沿两点电荷连线垂直线远离它们方向。
令0dFdr= ()()()1222223220202a r a r dF qq dr a r πε⎡⎤+-'⎢⎥==⎢⎥+⎢⎥⎣⎦()2220a r -=r = 在q '为正电荷时，在中垂线某位置由静止释放时，q '将沿中垂线远离，作变加速速直线运动；若q '为负电荷，q '以AB 连线的中点为平衡位置作振动；若释放点为AB 连线中点，静止释放时，无论q '为正、负电荷均因受力为0而不运动。
9.2 在正方形的顶点上各放一个点电荷q 。
（1）证明放在正方形中心的任意点电荷受力为零。
（2）若在正方形中心放一个点电荷q '，使得顶点上每个点电荷受到的合力恰好为零，求q'与q的关系。
解：⑴设正方形边长为a，正方形上各点电荷对中心放置的点电荷的作用力大小均为：220011422qq qqFaaπεπε''==⎛⎫⎪⎝⎭q'所受到的四个力大小相等且对称，两相对顶点上的点电荷为一对平衡力，即q'受力为0。
⑵设正方形四个顶点上放置的点电荷q为正电荷，由于对称性，则可选一个顶点处理，其它点电荷对其的作用力大小为：1214qqFaπε=22142qqFaπε=32200112442qq qqFaaπεπε''==⎛⎫⎪⎝⎭各力的方向如图所示，要满足题意，中心点电荷q'应为负电荷。
真空中的静电场-123页PPT精品文档
相互作用的基本规律：
y
F1
F21
k
q1q2 r212
r2o1
r1
2
q1
r21
r2
q2
F21
O
其中 r2o 1rr----单z位矢量
x
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r21r12
F12F21k
绪论
q1 q 2 r12 3
r12
3.实验测得 k9.0190 N m 2/C 2
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• 定义：电场强度
E
F
绪论
q0
单位：牛顿/库仑(N/C)或伏特/米(V/m)
三.场强叠加原理
设空间有点电荷q1、q2 、q3 … qn
P点处的试探电荷 q0 所受电场力为
n
FF 1F 2 F n Fi
i1
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-----静电力叠加原理
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绪论
§5-2 电场 电场强度
一.电场
历史上的两种观点:
超距的观点:电荷 电场的观点: 电荷
电荷 场 电荷
近代物理的观点认为：凡是有电荷存 在的地方，其周围空间便存在电场
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绪论
静电场的主要表现:
1 力：放入电场中的任何带电体都 要受到电场所作用的力----电场力
r x
cos
yxtg
即
dy
x
cos2
d
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绪论
E
0
1 cosdi
题解1-真空中的静电场(已修改)
3 2 3 大小： 区：E i i i 2 0 2 0 2 0 2 0 2 区：E i i i 大小： 2 0 2 0 2 0 2 0 2、 E dS Q E 0 S a 0
大小： 2 0
i (i )
杆 0
EP dE
2
i
P
以无穷远处电势为零， P点电势为：
Ld x
U P dU
杆
L
0
(q / L)dx (q / L) L d ln 4 0 ( L d x) 4 0 d 1
2、一电荷面密度为σ 的“无限大”平面，在距离平面 a米远处一点的场强大小的一半是由平面上的一个半径 为R的圆面积范围内的电荷产生的。试求该圆半径的大 小。 解：圆盘在其轴线上P点场强：
根据电势叠加原理，P点处的电势也与电荷在环L上的 分布状况无关，为： dq
UP
4 0 r Nq 4 0 r
L
dq
4 r
0
1
L
R dq
L
r
P
dE
Z
9、C 空间各点处的总场强为：（方法与选择题第5小题 的方法相同）
0 (r R1 ) 2 E Eer er Q1 /(4 0 r ) ( R1 r R2 ) e (Q Q ) /(4 r 2 ) (r R2 ) 2 0 r 1
'
R
dl
R
Rd
d
y
dE
θ位置处的一窄条在轴线上的一点产生的场强为：
' ' dE i sin j cos 2 0 R 2 0 R d d i sin j cos 2 2 2 0 R 2 0 R
大学物理课件-真空中的静电场
8.1
静电场中的导体
导体（Conductor） 导体中存在大量的可自由移动的电荷
例如：各种金属、电解质溶液。
绝缘体也称电介质 （Dielectric） 理论上认为电介质中一个自由移动的电荷也没有。 例如：云母、胶木等。
半导体 （Semiconductor） 带电性质介于上述两者之间。
在静电场中总是存在导体或电介质。 静电场与静电场中导体或电介质之间有相互作用。 它们的相互作用体现在： 任何物质（实物）都是由带正电的原子核和 带负电的电子组成，它们在电场中受到电场力的 作用而重新分布。电荷的重新分布的结果反过来 又将影响电场的分布。这两种过程相互制约，直 到达到某种新的平衡。 这一部分只限于讨论各向同性均匀金属导体 与电场的相互作用。
q1
+ q1
3、导体表面的电荷面密度与邻近表面处场强的关系
S , E dS
S
为表面电荷面密度
E表 n
0
S E S 0
作钱币形高斯面 S
0
, E ; E
结论：导体外邻近表面处 的电场强度大小与该表面 处电荷面密度成正比。 + +
一、导体的静电平衡及条件 1、静电感应 导体的静电平衡 ( Electrostatic Equilibrium ) 静电感应： 在静电场力作用下，导 体中电荷重新分布的现象。
+
++ + ++ +
+
+
感应电荷
E0
＇ E
E 0
E0 ＇ E
+ + + + + + + +
大学物理课件-真空中的静电场-55页精选文档
例：两球半径分别为R1、R2 ，带电量为q1、q2，设 两球相距很远，求：当用导线将彼此连接时，电
荷将如何分布？
这一部分只限于讨论各向同性均匀金属导体 与电场的相互作用。
一、导体的静电平衡及条件
1、静电感应 导体的静电平衡 ( Electrostatic Equilibrium )
静电感应： 在静电场力作用下，导
体中电荷重新分布的现象。
+
+ ++++ + + +
感应电荷
E0 E＇
+
E0 E＇
+ + + + +
均匀带电无 限大平面
d
U Ed
20
典型电场的场强
3.高斯定理
均匀带电 球面
EE 40qr0r3
球面内 球面外
均匀带电无 限长直线
E 2 0r
方向垂直于直线
均匀带电无 限大平面
E
2 0
方向垂直于平面
本章讨论：电场与物质的相互作用（影响）
主要内容有： 静电场中导体 电容器 *电介质 *有介质时的高斯定理 电场的能量
U dQ （连续）
Q 4 0r
2、根据电势的定义 EU
0势
Ur Edr
1、点电荷场的场强及叠加原理
E
i
E
Qir
40ri3
（分立）
rdQ （连续）
Q4 0r3
2、可 由 U U EE
U x
Ex
典型电场电势
均匀带 电球面
U q
4 0 R
U q
4 0r
均匀带电无 限长直线
1-真空中的静电场
l
E
E
q O q r
Ax
EAE E
q 1
1
40(rl/2)2(rl/2)2
因 pe=ql，当 r>>l 时有
40r4(1l2 /2 qr)r2(1ll/2r)2
或
EA
1
40
EA
2ql r3
1 2 pe
4 0 r3
1
40
2pe r3
第四篇
电磁学
西北工业大学理学院 应用物理系 郑建邦
第四篇 电磁学
基本内容
真空中的静电场 静电场中的导体和电介质 稳恒电流的磁场 电磁感应和电磁场
场的叠加原理 电荷守恒定律
库仑定律
场源电荷 （静电荷）
相对于观察者静止的点电荷
点电荷系
电荷连续分布带电体
P点的总场强为
qi
E1 Ei
E E 1 E 2 E n
n i1
qi
40ri2
ri0
q1 ----点电荷系的场强
3. 任意连续带电体的电场强度 实际遇到的带电体，其电荷分布在线、面、体上，不能再把 它看作点电荷；
计算带电体在空间所激发的电场的场强的方法是：可把连续 带电体分成许多电荷元dq，若每个电荷元dq在空间P点处的场 强为dE，则带电体在空间P点处的场强为
2. E的方向取决于q 的符号
q>0 ：E的方向沿r的方向(背向q)
q<0：E的方向与r的方向相反(指向q)
点电荷的电场
是辐射状球对
称分布电场
2. 点电荷系的场强
设空间电场由点电荷q1、q2、…qn激发
《真空中的静电场》课件
总结词
物理量描述
详细描述
电场强度是描述电场力的物理量，表示单位电荷在电场中所受的力。它在真空 中的静电场中是一个矢量，具有大小和方向。
电位函数的定义与性质
总结词
空间位置描述
详细描述
电位函数是描述电场中空间位置的物理量，表示单位正电荷在该位置所具有的电 势能。在静电场中，电位函数是一个标量，与电场强度一起描述了电场的完整状 态。
06
静电场的边界条件与导体电容
静电场的边界条件
01 02
静电场的边界条件概述
静电场的边界条件是指在不同的物质界面上，电场和电荷分布的限制条 件。这些条件决定了电场在不同物质界面上的连续性和电荷分布的限制 。
电场线连续性原理
电场线在任何封闭曲面上的通量等于该封闭曲面所围区域内的电荷量。
03
电位移矢量与电场强度的关系
在静电场中，电位移矢量与电场强度之间的关系由高斯定理和环路定理
描述。
导体的电容定义与性质
导体的电容定义
导体的电容是指导体表面的电荷分布与 其电位之间的关系。导体的电容取决于 导体材料的性质、形状和尺寸。
VS
电容器的电容计算
电容器的电容计算公式为C=εrε0A/d，其 中εr是相对介电常数，ε0是真空介电常数 ，A是电容器的底面积，d是两极板之间 的距离。
电场强度与电位的关系
总结词：相互影响
详细描述：在静电场中，电场强度和电位函数之间存在密切的关系。根据高斯定理和环路定理，电场强度和电位函数之间存 在微分关系，即电场强度等于电位函数的负梯度。这种关系反映了电场强度和电位函数之间的相互影响，也为我们求解静电 场问题提供了重要的数学工具。
03
高斯定理与静电场的散度
。
物理量描述
详细描述
电场强度是描述电场力的物理量，表示单位电荷在电场中所受的力。它在真空 中的静电场中是一个矢量，具有大小和方向。
电位函数的定义与性质
总结词
空间位置描述
详细描述
电位函数是描述电场中空间位置的物理量，表示单位正电荷在该位置所具有的电 势能。在静电场中，电位函数是一个标量，与电场强度一起描述了电场的完整状 态。
06
静电场的边界条件与导体电容
静电场的边界条件
01 02
静电场的边界条件概述
静电场的边界条件是指在不同的物质界面上，电场和电荷分布的限制条 件。这些条件决定了电场在不同物质界面上的连续性和电荷分布的限制 。
电场线连续性原理
电场线在任何封闭曲面上的通量等于该封闭曲面所围区域内的电荷量。
03
电位移矢量与电场强度的关系
在静电场中，电位移矢量与电场强度之间的关系由高斯定理和环路定理
描述。
导体的电容定义与性质
导体的电容定义
导体的电容是指导体表面的电荷分布与 其电位之间的关系。导体的电容取决于 导体材料的性质、形状和尺寸。
VS
电容器的电容计算
电容器的电容计算公式为C=εrε0A/d，其 中εr是相对介电常数，ε0是真空介电常数 ，A是电容器的底面积，d是两极板之间 的距离。
电场强度与电位的关系
总结词：相互影响
详细描述：在静电场中，电场强度和电位函数之间存在密切的关系。根据高斯定理和环路定理，电场强度和电位函数之间存 在微分关系，即电场强度等于电位函数的负梯度。这种关系反映了电场强度和电位函数之间的相互影响，也为我们求解静电 场问题提供了重要的数学工具。
03
高斯定理与静电场的散度
。
《真空中静电场》课件
静电复印的工作原理
静电复印利用静电场原理将图像或文字复制到纸张上。
在静电复印过程中，先通过曝光将原稿的图像转换为静电荷，然后在电场力的作用下将带电 墨粉吸附到纸张上，最后通过热压或冷压将墨粉固定在纸张上，形成复制的图像或文字。
静电复印技术具有高效、方便、灵活等优点，已成为现代办公和印刷领域的重要技术手段。
电势差的概念与计算
要点一
总结词
电场力做功，高电势到低电势，单位
要点二
详细描述
电势差是描述电场中两点之间电势差异的物理量。在电场 中，若电荷从某点移动到另一点，若电场力做正功，则这 两点的电势差为正，反之为负。电势差的计算公式为$U = frac{W}{q}$，其中$U$是电势差，$W$是电场力做的功， $q$是电荷的电量。在国际单位制中，电势差的单位是伏 特（V）。
电场强度的计算
点电荷的电场强度公式
E=k*Q/r^2，其中E为电场强度，k为静 电力常量，Q为点电荷的电量，r为点电 荷到某点的距离。
VS
匀强电场的电场强度公式
E=U/d，其中E为电场强度，U为两点间 的电势差，d为这两点沿电场线方向的距 离。
03
电势与电势差
电势的概念
总结词
标量，相对性，单位
电容器在电路中的作用
电容器在电路中可以起到滤波、耦合、旁路等作用，是电子设备中不可或缺的元件之一 。
静电场的能量分布与计算
静电场的能量分布
在静电场中，电场能量密度与电场强 度的大小和方向有关，能量分布不均 匀，主要集中在导体表面。
电场能量的计算
电场能量的计算公式为 $W = frac{1}{2} CU^2$，其中 $C$ 是电容 器的电容，$U$ 是电容器两端的电压 。
第九章静电场第一节静电现象电荷
规律: 近端 感应异种电荷， 远端 感应同种电荷
感应起电
两个带电体如何进行电荷分配
电荷的分配原则：
两个形状、大小相同的导体，接触后再分开，二者带等量电荷；若两导体原来带异种 电荷，则电荷中和后，余下的电荷再平分。
摩擦起电、接触起电、感应起电从本质上都源于物质的原子中的电子在不同物体间或者在同一物体的不同部分之 间发生了转移，它们之间电荷的总量并没有发生变化。
总结
自然界只有两种电荷，分别叫做正电荷与负电荷。
用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷；用毛皮摩擦过的硬橡 胶棒带负电荷。
电荷的性质： ①同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引； ②任何带电体都能吸引轻小物体
另外，带电物体可以吸引轻小物体。
当两个物体互相摩擦时，一些束缚得不紧的电子往往从一 个物体转移到另一个物体，于是原来呈电中性的物体由于 得到电子而带负电，失去电子的物体则带正电．如毛皮摩 擦橡胶棒，橡胶棒得到电子带负电；丝绸摩擦玻璃棒，玻 璃棒失去电子带正电．其本质都是发生了电子的转移。
多选4.关于元电荷，下列说法中正确的是( BCD) A、元电荷实质上指电子和质子本身 B、所有带电体的电荷量一定等于元电荷的整数倍 C、元电荷的数值通常取作e＝1.6×10－19C D、电荷量e的数值最早是由美国科学家密立根用实验测得的
5.使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开．下列各图表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的 是（ B ）
自然界的闪电，属 于人类早期观察并记录 的静电现象。
除了闪电，人类也 通过观察发现被摩擦之 后的琥珀可以吸引轻小 物体。
秋冬季节，天气干 燥的情况下，我们在日 常生活中也经常会遇到 跟一些人“来电”的情况。
生活中的静电现象是十分常见的。 比如左图所示的三种情况。你还 能想到其他的现象吗?
第九章真空中的静电场
电荷元dq 对q0的作用力dF为
dF
1
4 0
q0dq r2
rˆ
根据电力叠加原理：（矢量积分）
F
dF q0
4 0
rˆ r 2 dq
基本特征：
16
例 在氢原子内,电子和质子的间距为 5.31011m .
求它们之间电相互作用和万有引力,并比较它们的大小.
解 me 9.110 31kg
e 1.6 1019 C
(2) 库仑定律指出两静止电荷间的作用力是有心力
力的大小与两电荷间的距离服从平方反比律。
(3) 库仑定律是一条实验定律
(4) 库仑定律给出的平方反比律中，r 值的范围相当大
近代物理实验表明，r 的数量级可在1017 ~107m范围。
(5) 库仑定律适用于点电荷，故 r 永不趋于零
14
二、库仑力的叠加原理
而
dE x
dE
cos
dl 4 0r 2
x r
xdl 4 0r 3
由于 l x tan
dl
x cos2
d
r x / cos
39
dE x
dlx 4 0r 3
cos 40 x
d
E
dEx
1 cos d sin1
1 4 0 x
2 0 x
将 sin1
L/2 (L / 2)2 x2
代入，得：
mp 1.671027 kg G 6.67 10 11 N m2 kg 2
Fe
1
4π 0
e2 r2
8.1106 N
Fe 2.271039
Fg
G memp r2
3.7 10-47 N
Fg
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例9.2：在长为l带电为q的均匀带电细杆的一端距离端点为d处置 一电荷q0 ,求q0所受的库仑力．
q
d
q0
解: 如图所示, 细杆单位长度上的电量为λ=q/l, 细杆上任一电荷元 dq =λdx 对q0的作用力的大小为
Y
q /
x
dq dx
dx
d
q0
r
X [r d x]
qn
q0
n n q0 qi ri f fi 3 4 r i 1 0 i 1 i
Q
dq
r
df
q0 dqr f df 3 4 Q r
29
11
带电模型实例
Байду номын сангаас
点电荷 点电荷系 带电直线 带电圆环 带电圆盘
带电球面 带电圆柱面 带电圆柱体 带电平面
12
点电荷模型: 如果一个带电体的线度比所研究的问题中所涉及到的距离小得 多, 该带电体就可以看成是一个带电的点, 称为点电荷.如宏观 上谈论的电子、质子等。 带电体一旦被看成是点电荷,就可用一个几何点来标注它的位置. 两个点电荷之间的距离就是标注它们的位置的两个几何点之间 的距离.
物体的总电荷量: 一个物体中所有的电子的电荷量与所有的质子的电荷量的总和, 称为该物体的总电荷量.
在通常情况下, 由于各原子中的电子数目=质子数目, 单个原子 的总电荷量为零, 因而整个物体任一部分的电荷量为零、 整个 物体的电荷量为零, 通常将这类物体称为不带电的物体.
7
带电体: 通过某些方法 (比如摩擦) 可以使物体中的一些原子失去(或获 得)一些电子, 从而使该物体中的电子数目≠质子数目,整个物体 的总电荷量不为零,这样的物体称为带电体.
q0
x
f2
r a2 x2
cos x / r
r
q2
Y
q1
2a
解: q0所受的库仑力可以表示为
f f1 f 2
f f xi f y j
f x f1x f2x
fy 0
24
| q0 | q2 x f x 2 f 2 cos 2 2 2 2 2 4 0 (a x ) a x
q ne (n 0,1, 2, 3, )
n ：“电荷数”或“量子数” . e 被称为“基本电荷”, 它是一个质子的电荷量或者一个电子的 电荷量的绝对值.
9
电荷的守恒性:在没有净电荷出入边界的系统中, 电荷的代数和保 持不变, 这一结论称为电荷守恒定律.电荷守恒定律适用于一切宏 观和微观过程, 它是物理学中的基本定律之一.
q0 dq q0 dx df x 2 4 0 r 4 0 ( d x)2
方向与x轴平行
25
Y
＝q /
x
dq dx
dx
d
q0 dx df x 4 0 ( d x)2 q0
X [r d x]
r
q0所受的合力沿x轴方向, 大小为
q0 f x df x 4 0
0
q0 dx 2 ( d x) 4 0
0
d ( d x ) ( d x ) 2
q0 4 0
du q0 1 d u 2 4 0 u d
d
d
q0 4 0
q0 q0 q 1 1 d d 4 0 d (d ) 4 0 d (d )
f2
r1
q0
q2
r2
f1
f
q0 q1r1 q2 r2 1 q0 q1r1 q0 q2 r2 f f1 f 2 3 3 3 3 4 0 r1 r2 4 0 r1 r2 21
22
带电体对点电荷q0的作用力： （可看成是无限多个点电荷的集合.）
Q
dq
r
q0
df
q0 rdq f df r3 4 Q
23
例9.1 三个点电荷的位置如图所示,其中q1=q2>0, 相距为2a, q0<0 , 位于x 轴上, 求q0所受的库仑力.
X
f1
电荷的相对论不变性: 对于同一带电粒子, 无论是处于静止还是 处于不同的运动状态, 其电量保持不变. 电荷的这一特性称为电 荷量的相对论不变性.
注意:带电粒子的质量无此特性
m
m0 1 (v / c)2
10
2 带电体模型
在静电学通常研究对象： 带电体. 常见带电体模型: 点电荷,点电荷系,电偶极子, 带电直线,带电 圆环,带电圆盘,带电球面,带电球体,带电圆柱面, 带电圆柱体,带电 平面等.
如何衡量带电的多少？ 电量: 带电体的电荷量也称为电荷或者电量 符号: q或Q表示, 单位:库仑(符号为C).
q>0表示电荷量为正(简称带正电), q<0表示电荷量为负(简称带 负电).
8
带电体的电量或电荷基本性质： 量子性、守恒性、相对论不变性 电荷的量子性: 任何带电体的电量都是电子电量(-e)或质子电量 (+e)的整数倍, 即
q1
q0
fi
q2
r2
f2
r1
q0
f1
f
q0 q1r1 q2 r2 f f1 f 2 3 3 4 0 r1 r2
28
q1
q2
qi
r2
r1
q0
ri
fi
f1
f2
r21
q2 f 21
q1q2 0
q1
f12
r21
q1q2 0
f 21 q2
库仑定律(包括力的大小和方向)可用下式表示
kq1q2 r21 kq1q2 r21 f 21 2 f12 3 r21 r21 r21
SI中,由实验测定的k值为:
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kq1q2 r21 kq1q2 r21 f 21 2 f12 3 r21 r21 r21
通常令
0 1/ 4 k 8.85 10 C N M
12 2 1
2
ε0称为真空中的介电常数.
注意到
0
1 4 k
k
1 4 0
电磁学是从原来互相独立的两门科学—电学和磁学, 逐步发 展为物理学中一个完整的分支学科的.
3
第三篇共7章
第9章 真空中的静电场 第10章 静电场中的导体和电介质 第11章 恒定电流与恒定电场 第12章 恒定磁场 第13章 恒定磁场中的磁介质 第14章 电磁感应 第15章 电磁波理论基础
4
第 9章
14
常见的简单点电荷系：电偶极子 这个点系由两个等量异号的点电荷 +q 和 -q 组成, 当两个点电荷 之间的距离 l 比问题研究中所涉及到的距离小的很多时, 此电荷 系就称为电偶极子,两个点电荷之间的连线称为电偶极子的轴线.
q
l pe ql
q
若用l表示从负电荷到正电荷的相对位置矢量, 则ql是描述电偶极 子自身特征的物理量, 称为电偶极矩, 用pe 表示, 即
点电荷之间的相互作用力称为库仑力, 满足牛顿第三定律.为了便 于介绍库仑力的叠加原理,通常采用下图将真空中的库仑定律表 示为
qi
ri
q0
fi
fi
1 q0 qi ri 4 0 ri3
20
4. 库仑力的叠加原理
实验还表明:在真空中,当几个点电荷同时存在时,作用于某一个点 电荷上的库仑力等于各个点电荷单独存在时作用于该点电荷的库 仑力的矢量和. 例如在下图中,点电荷q0受的库仑力为 f1与 f2 的矢量和. q1
pe ql
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3. 库仑定律
1785年, 法国工程师和物理学家库仑(Coulomb 1736~1806)用自 己发明的扭秤实验装置,对电荷与电荷之间的相互作用力进行了 精密的实验研究.他在提交到法国科学院的论文“电力定律”中 详细地介绍了他的实验装置、测试经过和实验结论.这一研究工 作建立了静电学中著名的库仑定律.
核的线度是10-15m .
核
电子
电子在核外绕核运动, 运动范围的量级是10-10m .
6
每个质子的质量是1.672× 10-27kg , 电荷量是+e; 每个中子的质量是1.674× 10-27kg , 电荷量是 0 ;
每个电子的质量是9.110× 10-31kg , 电荷量是-e.
(e 1.6 1019 C)
库仑的实验研究结果表明: 在真空中, 两个静止的点电荷 q1和 q2 之间的相互作用力的方向沿着这两个点电荷的连线, 同种电荷相 互排斥, 异种电荷相互吸引;作用力的大小与电量 q1 和 q2 之积的 绝对值| q1q2|成正比,与这两个点电荷之间的距离r21 的平方成反 比.
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f12 q1
大学物理(下册) PPT教案
黄时中 编制
1
下 电磁学的具体内容包括：静电场和恒定磁场 册
的基本规律、电场与磁场相互联系的规律.
2
第三篇 电磁学
电磁学是物理学的另一个分支学科. 主要研究电场和磁场本身 的规律、 电场与磁场相互作用的规律以及这些规律的应用.
由电磁学发展起来的电子技术与现代生产和生活有着非常广泛 的联系. 例如, 航空、航天、航海、电视、广播、通讯、工业自 动化、电气化、等等, 都离不开电子技术.
q1
r21
q2