[所有分类]11 库仑定律
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2019/1/29 16
2. 点电荷模型：可抽象为一个几何点的带电体，
它本身的几何线度与它到其它带电体的距
离相比小得多。
2019/1/29
17
以库仑定律为例说明：
一个物理定律建立本身就是物理学取得很大 进展的标志 物理定律具有丰富、深刻的内涵和外延 对于基本定律，我们究竟从那些方面考察？
2019/1/29
7
2019/1/29
8
1909 年密立根通过直接测量油滴的电荷，直 接证实了电荷的量子性。
带电油滴滴入匀强电场
F电 F重
qE
油 空
(油 空）gV
q 8.0261019 C
q ne
使油滴带不同电量，重复测量得油滴所带电量 总是一个最小电量e的整数倍 直接证实了电荷的量子性 1986年e的推荐值为
2019/1/29 3
§1 静电的基本现象 库仑定律
两种电荷：
实验1----用毛皮或丝绸摩擦过的橡胶棒或玻璃棒可吸引轻小 物体（羽毛，头发）。物体的这种性质就说它带了电，或有 了电荷；带电的物体称为带电体 实验2---两根毛皮擦过的橡胶棒或丝绸摩擦过的玻璃棒相互 排斥，而橡胶棒与玻璃棒之间相互吸引。众多实验证明，自 然界中只存在两种电荷。同种电荷相互排斥，异种电荷相互 吸引。 1747年，美国科学家富兰克林将在室温下丝绸摩擦过的玻 璃棒所带的电荷称为正电荷；毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电
e 1.60217733 (46) 1019 库仑
9
2019/1/29
静电感应现象
2019/1/29
10
起电方式：摩擦起电和静电感应 电荷守恒定律——物理学中普遍的基本定律
电荷既不能被创造，也不能被消灭，它们只能 从一个物体传到另一个物体，或者从物体的一 部分传到另一部分，也就是说，在任何物理过 程中，电荷的代数和是守恒的。
2019/1/29 6
e 10 7 ~ 3 10 7 m
图、电子的发现者-汤姆逊(J.J.Thomson)
1898年，斯托克斯测量电荷的最小单位是 e 5 1010 静电单位 1906-1908年美国密立根用油滴实验测量电荷的最小 单位是 e 4.061010 静电单位 。 密立根(R.A.Milliken) 由此荣获1923年诺贝尔奖
夸克带分数电荷，
1 2 e, e 3 3
夸克模型，理论成立，但至今在实验中未找到自由的夸克。
2019/1/29
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Biblioteka Baidu
二、 库仑定律（Coulombs law）
1. 生平： 1736年6月库仑生于法国的安古莱姆，先后就读 马扎兰学院和法兰西学院。1760年（24岁）又考入梅齐 埃尔工兵学校，在此认识了地磁学家波尔达(j.c.borda), 在1764年~1781年（28~45岁）他一直以工程师的身份在 军队服役。1781年才在巴黎定居组织了家庭。在1781年 ~1801年（45~65岁）共宣读了二十五篇论文，其中1785 年发表的第一篇“论电和磁”是关于扭力秤的论文，给 出了测量静电力的扭力秤的结构。另外还有七篇电学和 磁学的论文，其余是关于土木工程、机械力学和 摩擦研 究的论文，这些论文均被法兰西物理学会收集在《物理 学论文集》中。1801年（65岁）他被当选为法兰西研究 院名誉主席。
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导体，绝缘体，半导体
按照电荷在其中是否容易转移或传导，习惯上把物体大致 分为两类
导体——导电性能很好的材料。电荷能够从产生的地方迅 速转移或传导到其它部分的物体，电阻率ρ <10-4Ω •cm 绝缘体——导电性能很差的材料。电荷只能停留在产生的 地方的物体，电阻率ρ >109Ω •cm
2
2019/1/29
教学要求：
1. 掌握场强和电位概念及叠加原理，掌握场强和 电位的积分关系，了解其微分关系，能计算简单问 题的场强和电位； 2. 理解静电场高斯定理和环路定理，掌握用高斯 定理计算场强的条件和方法。
3. 理解电流密度矢量的概念，电流的连续性方程， 电流的稳恒条件，稳恒电流场的基本性质，非静电 力、电动势的基本概念。
第一章 静电场
静电场 相对观测者静止的电荷产生的电场
2019/1/29
1
主要内容：
§1 静电的基本现象 库仑定律
§2 电场
电场强度
§3 电场的高斯定理 §4 电势及其梯度
§5 静电场中的导体
§6 静电能 §7 电容及电容器 §8 静电场边值问题的唯一性定理 §9 恒定电流场
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荷称为负电荷。
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电量
定义：物体所带电的量的多少 测量：
定性半定量的测量：验电器 定量测量：静电计+法拉第筒
静电计
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验电器
单位：库仑（C）(此单位到底有多大后面的例题会展示）
电荷的量子性
1834年法拉第由实验得出电解定律，表明：
半导体——导电性能介于导体和绝缘体之间的材料。对温 度、光照、压力、电磁场等外界条件极为敏感。电阻率介 于导体和绝缘体之间
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物质的电结构
物质——分子或原子的堆砌
质子 上夸克（两个）
原子核
原子 电子
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下夸克（一个） 上夸克（一个） 下夸克（两个）
中子
14
为了析出1mol单价元素需要相等的电量 F（法拉第常数）——1mol单价离子的电量 看出 e=F/NA——基本电荷
1891年英国斯通尼把基本电荷取名为“电子（electron）”,并 根据上式估算出e的大小
1897年J.J.汤姆孙的阴极射线实验确定射线是负电粒子流，并 测出其荷质比为氢离子的千余倍，从而发现比氢原子更小的基 本粒子——电子；并荣获1906年诺贝尔物理学奖。
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摩擦起电
摩擦过程中物体中的部分电子脱离原子的束缚并跑到另 一物体上去。
不同物体彼此向对方转移的电子数目不相等——总体一
方得到电子，一方失去电子。 得到电子显负电，失去电子显正电。
静电感应现象
金属（导体，晶体）中的价电子是自由电子，受到其它 电荷的静电左右后由金属的一部分移向另一部分。
2. 点电荷模型：可抽象为一个几何点的带电体，
它本身的几何线度与它到其它带电体的距
离相比小得多。
2019/1/29
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以库仑定律为例说明：
一个物理定律建立本身就是物理学取得很大 进展的标志 物理定律具有丰富、深刻的内涵和外延 对于基本定律，我们究竟从那些方面考察？
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1909 年密立根通过直接测量油滴的电荷，直 接证实了电荷的量子性。
带电油滴滴入匀强电场
F电 F重
qE
油 空
(油 空）gV
q 8.0261019 C
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使油滴带不同电量，重复测量得油滴所带电量 总是一个最小电量e的整数倍 直接证实了电荷的量子性 1986年e的推荐值为
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§1 静电的基本现象 库仑定律
两种电荷：
实验1----用毛皮或丝绸摩擦过的橡胶棒或玻璃棒可吸引轻小 物体（羽毛，头发）。物体的这种性质就说它带了电，或有 了电荷；带电的物体称为带电体 实验2---两根毛皮擦过的橡胶棒或丝绸摩擦过的玻璃棒相互 排斥，而橡胶棒与玻璃棒之间相互吸引。众多实验证明，自 然界中只存在两种电荷。同种电荷相互排斥，异种电荷相互 吸引。 1747年，美国科学家富兰克林将在室温下丝绸摩擦过的玻 璃棒所带的电荷称为正电荷；毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电
e 1.60217733 (46) 1019 库仑
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静电感应现象
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起电方式：摩擦起电和静电感应 电荷守恒定律——物理学中普遍的基本定律
电荷既不能被创造，也不能被消灭，它们只能 从一个物体传到另一个物体，或者从物体的一 部分传到另一部分，也就是说，在任何物理过 程中，电荷的代数和是守恒的。
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e 10 7 ~ 3 10 7 m
图、电子的发现者-汤姆逊(J.J.Thomson)
1898年，斯托克斯测量电荷的最小单位是 e 5 1010 静电单位 1906-1908年美国密立根用油滴实验测量电荷的最小 单位是 e 4.061010 静电单位 。 密立根(R.A.Milliken) 由此荣获1923年诺贝尔奖
夸克带分数电荷，
1 2 e, e 3 3
夸克模型，理论成立，但至今在实验中未找到自由的夸克。
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Biblioteka Baidu
二、 库仑定律（Coulombs law）
1. 生平： 1736年6月库仑生于法国的安古莱姆，先后就读 马扎兰学院和法兰西学院。1760年（24岁）又考入梅齐 埃尔工兵学校，在此认识了地磁学家波尔达(j.c.borda), 在1764年~1781年（28~45岁）他一直以工程师的身份在 军队服役。1781年才在巴黎定居组织了家庭。在1781年 ~1801年（45~65岁）共宣读了二十五篇论文，其中1785 年发表的第一篇“论电和磁”是关于扭力秤的论文，给 出了测量静电力的扭力秤的结构。另外还有七篇电学和 磁学的论文，其余是关于土木工程、机械力学和 摩擦研 究的论文，这些论文均被法兰西物理学会收集在《物理 学论文集》中。1801年（65岁）他被当选为法兰西研究 院名誉主席。
2019/1/29 12
导体，绝缘体，半导体
按照电荷在其中是否容易转移或传导，习惯上把物体大致 分为两类
导体——导电性能很好的材料。电荷能够从产生的地方迅 速转移或传导到其它部分的物体，电阻率ρ <10-4Ω •cm 绝缘体——导电性能很差的材料。电荷只能停留在产生的 地方的物体，电阻率ρ >109Ω •cm
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2019/1/29
教学要求：
1. 掌握场强和电位概念及叠加原理，掌握场强和 电位的积分关系，了解其微分关系，能计算简单问 题的场强和电位； 2. 理解静电场高斯定理和环路定理，掌握用高斯 定理计算场强的条件和方法。
3. 理解电流密度矢量的概念，电流的连续性方程， 电流的稳恒条件，稳恒电流场的基本性质，非静电 力、电动势的基本概念。
第一章 静电场
静电场 相对观测者静止的电荷产生的电场
2019/1/29
1
主要内容：
§1 静电的基本现象 库仑定律
§2 电场
电场强度
§3 电场的高斯定理 §4 电势及其梯度
§5 静电场中的导体
§6 静电能 §7 电容及电容器 §8 静电场边值问题的唯一性定理 §9 恒定电流场
2019/1/29
荷称为负电荷。
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电量
定义：物体所带电的量的多少 测量：
定性半定量的测量：验电器 定量测量：静电计+法拉第筒
静电计
2019/1/29 5
验电器
单位：库仑（C）(此单位到底有多大后面的例题会展示）
电荷的量子性
1834年法拉第由实验得出电解定律，表明：
半导体——导电性能介于导体和绝缘体之间的材料。对温 度、光照、压力、电磁场等外界条件极为敏感。电阻率介 于导体和绝缘体之间
2019/1/29
13
物质的电结构
物质——分子或原子的堆砌
质子 上夸克（两个）
原子核
原子 电子
2019/1/29
下夸克（一个） 上夸克（一个） 下夸克（两个）
中子
14
为了析出1mol单价元素需要相等的电量 F（法拉第常数）——1mol单价离子的电量 看出 e=F/NA——基本电荷
1891年英国斯通尼把基本电荷取名为“电子（electron）”,并 根据上式估算出e的大小
1897年J.J.汤姆孙的阴极射线实验确定射线是负电粒子流，并 测出其荷质比为氢离子的千余倍，从而发现比氢原子更小的基 本粒子——电子；并荣获1906年诺贝尔物理学奖。
2019/1/29 11
摩擦起电
摩擦过程中物体中的部分电子脱离原子的束缚并跑到另 一物体上去。
不同物体彼此向对方转移的电子数目不相等——总体一
方得到电子，一方失去电子。 得到电子显负电，失去电子显正电。
静电感应现象
金属（导体，晶体）中的价电子是自由电子，受到其它 电荷的静电左右后由金属的一部分移向另一部分。