5-1-3电荷的量子化电荷守恒定律
电荷相关知识点总结
电荷相关知识点总结一、电荷的基本概念1. 电荷的定义电荷是原子或分子内部的基本属性，它可以表现为物体对物体的相互吸引或排斥的能力。
在物质中，电荷可以以正电荷或负电荷的形式存在。
正电荷是指物体失去了电子，而负电荷是指物体获得了电子。
2. 电荷的量子化电荷是离散存在的，它的基本单位是电子电荷，符号为e，e的数值约为1.6×10^-19库伦。
正电荷的电量为+e，负电荷的电量为-e。
3. 电荷的守恒定律电荷守恒定律是指在任意封闭系统内，电荷的总量是不变的。
电荷既不会自发产生，也不会自发减少，只会在物体间转移和分布。
二、电荷的性质1. 电荷间的相互作用同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
这是库仑定律的基本规律。
2. 电荷的导体和绝缘体导体内部的电荷可以自由移动，电荷能够均匀分布在导体的表面。
绝缘体内部的电荷不能自由移动，电荷只能局限在原子或分子内部。
3. 电荷的感应在外部电场的作用下，导体内部的自由电荷会重新排列，使得导体表面的电荷分布发生改变。
这种现象被称为电荷的感应。
4. 电荷的运动电荷在外加电场的作用下会受到电场力的作用，并且在电场力的作用下运动。
电荷的运动形式有定向运动和振动运动两种。
三、电荷的运动1. 静电平衡当物体表面的净电荷密度为零时，物体处于静电平衡状态。
在静电平衡状态下，物体表面的电荷分布是均匀的，电场在导体内部是零，电场在导体表面处垂直于表面，使得静电场处处垂直于导体表面。
2. 电场力和电势能电荷在电场中受到电场力的作用，电场力的大小与电荷的大小和电场的强度有关。
在电场中，电荷具有电势能，它与电场强度和电荷的大小有关。
3. 磁场中的电荷运动在磁场中，电荷受到洛伦兹力的作用，洛伦兹力与电荷的速度和磁场强度有关。
根据洛伦兹力的作用，电荷会在磁场中做圆周运动。
四、电荷相关定律和原理1. 库仑定律库仑定律是描述电荷之间相互作用的基本定律。
它表明两个电荷之间的相互作用力与它们之间的距离的平方成反比，与它们的电荷量成正比。
《大学物理》课程标准
《普通物理》课程标准1. 课程基本信息课程代码：课程归口：电子信息工程技术专业适用专业：电子信息工程技术学时数：64学分：4先修课程：高等数学2. 课程性质与地位大学物理是高等院校非物理类理工科各专业学生一门重要的通识性必修基础课。
物理学是研究物质的基本结构、基本运动形式、相互作用的自然科学。
它的基本理论渗透在自然科学的各个领域，应用于生产技术的许多部门，是其他自然科学和工程技术的基础。
课程所教授的基本概念、基本理论和基本方法是构成学生科学素养的重要组成部分，是一个科学工作者和工程技术人员所必备的。
该课程在培养学生的探索精神和创新意识等方面，具有其他课程不能替代的重要作用。
3.课程的内容与要求第一部分力学.第1章质点运动学1.1质点运动的描述1.2加速度为恒矢量时的质点运动1.3圆周运动1.4相对运动基本要求：1.深入地理解质点、位移、速度和加速度等重要概念，深入理解质点的运动。
2.分析加速度为恒矢量时的质点运动方程。
3.明确圆周运动中角位移、角速度、切向加速度、法向加速度的关系。
重点与难点:1.加速度为恒矢量时质点运动方程的描写。
2.质点圆周运动的分析。
第2章动力学基本定律2.1牛顿定律2.2物理量的单位和量纲2.3几种常见的力2.4惯性参考系力学相对性原理2.5质点和质点系的动量定理2.6动量守恒定律2.7动能定理2.8保守力与非保守力势能2.9功能原理机械能守恒定律2.10完全弹性碰撞完全非弹性碰撞2.11能量守恒定律基本要求：1.清晰的理解牛顿第一定律、牛顿第二定律和牛顿第三定律。
2.熟练掌握几种常见力。
3.掌握物理量的单位和量纲。
4.理解惯性参考系和力学相对性原理,能列举出牛顿定律应用的例子。
5.掌握质点和质点系的动量定理。
6.熟练掌握动量守恒定律和动能定理。
7.掌握功能原理和机械能守恒定律。
8.清晰分辩出完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞重点与难点:1.牛顿三定律的应用。
2.参考系的选择。
5-1库仑定律
5－1 库仑定律
F
k
q1q2 r2
er
k 8.987 551109 N m2 C2
令
1 k
4π 0
（ 0 为真空电容率）
0
1 4π k
8.85421012 C2
N1 m2
库仑定律
F
q1q2
4π0r 2
er
第五章 静电场
（自然界的基本守恒定律之一）
第五章 静电场
5－1 库仑定律 三、 库仑定律
点电荷:若带电体的形状和大小在所讨论的 问题中可以忽略,就可以把带电体看成点电荷.
er
Q
Q er
q0
F
F q0
F
k
q1q2 r2
er
真空中的库仑定律:在真空中,两个静止的点电 荷之间的相互作用力,其大小与它们的电荷量的乘积 成正比、与它们之间的距离的平方成反比;其方向沿 着两点电荷的连线,同号电荷相斥,异号电荷相吸.
5－1 库仑定律
一、电荷的量子化 基本性质 1 电荷有正负之分；
Байду номын сангаас2 电荷量子化； 元电荷
e 1.6021019 C
q ne (n 1, 2,3, )
3 同性相斥，异性相吸.
二、电荷守恒定律
电荷守恒定律：在一个与外界没有电荷交换的 系统中,不论发生什么过程,系统内正负电荷的代数 和保持不变。
一、电荷库仑定律
问题：在一个带正电的大导体附近P点放置一个试探正电荷q， 实际上测得它受力F。若考虑到电荷电量不足够小，则F/q比 P点的场强E大还是小？如果大导体带负电，情况如何？
答：要考虑静电感应问题，由于正正排斥，F/q比实际小。
静电场 稳恒电场
静电场----相对于观察者静止的电荷产生的电场 稳恒电场—不随时间改变的电荷分布产生不随时间
和 反向，
引力
注意：只适用两 个点电荷之间
叠加原理 实验表明：两个点电荷之间的作用力并不因
第三个点电荷的存在而改变。
两个以上的点电荷对一个点电荷的作用力，
等于各个点电荷单独存在时对该点电荷作用力
的矢量和
F
Fi
i
在电磁场的量子效应中，经典叠加原理不成立。
电场和电场强度
任意电荷分布 静止或运动
惯性系，点 p(x,y,z)
电子与质子之间的万有引力为
忽略！
所以库仑力与万有引力数值之比为
库仑定律归纳：
点电荷
可以简化为点电荷的条件:
d << r
Q1
r
观察点 P
d
库仑定律：在真空中，两个静止点电荷之间相互
作用力与这两个点电荷的电荷量q1和q2的乘积成正 比，而与这两个点电荷之间的距离r12（或r21）的 平方成反比，作用力的方向沿着这两个点电荷的
改变的电场 两个物理量：场强、电势； 一个实验规律：库仑定律； 两个定理：高斯定理、环流定理。
二、静电力的叠加原理 作用于某电荷上的总静电力等于其他点电荷单独
存在时作用于该电荷的静电力的矢量和。 数学表达式 离散状态
3.电荷守恒 ：在宏观和微观上,电荷总量守恒。 4.电荷是一个洛仑兹不变量
电学中的电荷与电流的特性
电学中的电荷与电流的特性电学是物理学的一个重要分支，研究电荷和电流的特性与行为规律。
电荷和电流是电学中的两个基本概念，它们的特性与相互关系对于理解和应用电学原理至关重要。
本文将介绍电荷和电流的基本概念、特性以及它们之间的关系。
一、电荷的概念与特性1. 电荷的概念电荷是物质所带的一种基本属性，可以表现为正电荷或负电荷。
正电荷指的是物质失去了一部分电子，呈现出相对不足的状态；负电荷则表示物质获得了额外的电子，呈现出相对过剩的状态。
电荷是宇宙中最基本的物理量之一，其存在与相互作用是电学现象发生的前提。
2. 电荷的特性（1）电荷守恒性：在闭合系统中，电荷的总量保持不变。
这是电荷守恒定律的基本原理，即电荷既不能被创造也不能被销毁，只能通过物体间的相互转移。
（2）电荷的离散性：电荷在自然界中以基本粒子的形式存在，不能无限细分。
电荷的最小单位为电子电荷，其大小为e=1.6×10^-19库伦。
（3）电荷的量子化现象：电荷的取值只能是电子电荷的整数倍，即只能为整数倍的基本电荷。
二、电流的概念与特性1. 电流的概念电流指的是单位时间内通过导体横截面的电荷量，通常用符号I表示，单位为安培（A）。
电荷通过导体的移动形成了电流，是电能传输和利用的基础。
2. 电流的特性（1）电流的连续性：电流在导体中的传输是连续的，即电荷在导体中不断地流动。
在闭合电路中，电荷从电源的正极流向负极，形成了连续的闭环电流。
（2）电流的方向：按照电荷流动的方向，电流可分为正电流和负电流。
正电流指的是电荷从正极流向负极，负电流则表示电荷从负极流向正极。
实际电路中约定正电流流向为正值。
（3）电流的大小：电流的大小与单位时间内通过导体横截面的电荷量成正比。
根据欧姆定律，电流还受到导体电阻的影响，电流大小可通过电压和电阻的关系计算得到，即I=U/R。
三、电荷与电流的关系电荷和电流是密切相关的，它们之间存在着一定的关系。
1. 电势差与电荷的关系电势差表示电场力对单位电荷做的功，是指电场力沿电荷移动方向与电荷位移的乘积。
电荷守恒定律与电荷的量子化
1.3 电荷的量子化
1913年，美国物理学பைடு நூலகம்密立根用油滴实验测出了基本单 元电荷的电量，即一个电子所带电量的绝对值。我们将这种 基本单元电荷的电量称为元电荷，用符号e表示，且
e＝1.602×10–19C 实验证明，带电体所带电量q＝ne（n＝±1，±2，…）， 即带电体所带电量都是元电荷的整数倍。电荷的这种只能取 离散的、不连续的量值的性质称为电荷的量子化。
大量实验表明，自然界中只存在两种不同性质的电荷，即 正电荷和负电荷。其中，规定正电荷是指用绸子摩擦过的玻璃 棒所带的电荷；负电荷是指用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电 荷。同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
1.2 电荷守恒定律
摩擦起电和感应起电等事实表明，任何使物体带电的过 程，都是使物体中原有的正、负电荷分离或转移的过程。一 个物体失去一些电子，必有其他物体获得这些电子。于是人 们总结出电荷守恒定律：系统中正、负电荷的代数和在任何 物理过程中始终保持不变。
物理学
电荷守恒定律与电荷的量子化
1.1 电荷
我们知道，用绸子或毛皮摩擦过的玻璃棒、硬橡胶棒等都 能吸引羽毛、纸屑等轻小物体，这表明这些物体在摩擦后进入 一种特殊的状态，这种状态称为带电状态。我们把处于这种状 态的物体称为带电体，带电体所带电荷的多少称为电荷量，简 称电荷，常用符号Q或q表示，其单位为库伦（C）。
物理学
5-1电荷的量子化电荷守恒定律.ppt
二 电荷守恒定律 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.
说明：
电荷守恒定律适用于一切宏观和微观过程 ( 例如核反应和基本粒子过程 )，是物理学 中普遍的基本定律之一。
3
2、电荷量子化
1913年，密立根用液滴法从实验中测出所有电子都具有相同 的电荷，而且带电体的电荷是电子电荷的整数倍。 电子电量 e 带电体电量 q=±ne, n=1,2,3,...
电荷的这种只能取离散的、不连续的量值的性质，叫作电荷 的量子化。电子的电荷e称为基元电荷，或电荷的量子。 19 e 1 . 602 177 33 ( 49 ) 10 C 1986年国际推荐值 近似值
一、电荷的量子化
1、电荷
摩擦起电：用木块摩擦过的琥珀能吸 引碎草等轻小物体的现象。许多物体 经过毛皮或丝绸等摩擦后，都能够吸 引轻小的物体。人们就说它们带了电， 或者说它们有了电荷。
() 质子 原子核 原子 中子 电子 (-)
电量的定义： 当物质处于电中性时，质子数＝电子数 物体所带电荷的多 当物质的电子过多或过少时，物质就带有电荷 少叫作电量。 电子过多时——物体带负电 单位：库仑(C) 1 电子过少时——物体带正电
库仑定律电场强度
第三节 电场强度
电场是电荷周围存在的一种特殊物质。
电荷q1 一、试验电荷
1）点电荷 2）不影响原电场分布
电场E
电荷q2
Q
q0
F
Q：场源电荷 q0：试验电荷
3）电荷带正电
二实验结果： 电场强度
①电场中不同点，q0受力不同；
F E q0
F3
q0
q0
F2
同一点，放不同 电量实验电荷
1 2 q e, e 3 3
第二节 库仑定律
库仑 (Charlse-Augustin de Coulomb 1736 ~1806) 十八世纪法国最伟大的物理 学家，杰出的工程师，在电 学、磁学、摩擦和工程上都 有重大贡献。1785年他创立 的电和磁的“库仑定律”是 使电磁学研究从定性进入定 量阶段的重要里程碑。
Q1
Q2
Q3
e1 e 2 r2 r3 e3
r1
P q0
F3 E 3 F2 E 2 F1 E 1
例：求电偶极子中垂线上一点的电场强度。 y E 电偶极矩: p ql
解： Ey=0
Ex
E
E y
P
E 2E x
2E cos
q l/2 2 40 r 2 r 1 ql p 3 3 4 0 r 4 0r 1
本次内容: 5-1 电荷的量子化、电荷守恒定律 5-2 库仑定律 5-3电场强度 下次内容: 5-3电场强度的计算 5-4 高斯定理 作业：P191-192：5- 9，18 生命太过短暂，今天放弃了明天 不一定能得到。 ------今日提醒
第五章
静电场
学习要点
一 两个物理量——电场强度和电势. 二 两个重要定理——高斯定理、环路定理.
电磁学 全套课件
2、计算
S
均匀电场中，平面 S 的电通量
S与电场强度垂直 e E S
S的法向与电场强度成 角
e E S E S cos E S
S
n
S
非均匀电场中，任意曲面 S 的电通量
在S上任取一小面元dS
de
E
dS
e
S de
当 qi 0 ，e>0，多数电场线从正电荷发出并穿出高斯面，
反之则多数电场线穿入高斯面并终止于负电荷
电场线是不闭合的曲线
----静电场是“有源场 ”
穿过高斯面的电通量只与高斯面内的电荷有关
高斯面上的电场强度与高斯面内外电荷都有关
高斯定理也适用于变化的电场
四、高斯定理应用举例
高斯定理可以用于求解具有高度对称性的带电体系所产生的电 场的场强。
超距的观点: 电荷
电荷
电场的观点: 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
q1
q2
静电场的主要表现: 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 功：带电体在电场中移动时，电场力对它做功 感应和极化：电场中的导体或介质将分别产生静电感应现象或极化
dx θ1＝ π -θ2
L q
E
j
j
4 0a 2 4 0a 2
例2、半径为R的均匀带电细圆环，电量为q。求圆环轴线上任 一点的场强。
dE dE
0
R
x
P
r
dEx x
讨论： x>>R时
x =0时
dl
电荷知识点高中
电荷知识点高中电荷是物质中最基本的物理性质之一，也是电学的基础概念之一。
在高中物理学中，学生们会学习到与电荷相关的诸多知识点。
本文将从基本概念、电荷性质、电荷守恒定律以及电场等方面逐步介绍电荷的相关知识。
1.基本概念电荷是物质所具有的一种基本属性，分为正电荷和负电荷两种。
正电荷和负电荷之间存在着相互吸引的力，而同种电荷之间则会产生相互排斥的力。
电荷的单位是库仑（Coulomb）。
2.电荷性质电荷有几个重要的性质需要了解。
（1）电荷守恒性：在一个封闭系统中，电荷的总量是守恒的，即电荷既不会被创建也不会被销毁，只会在物体之间转移。
（2）电荷量子化：电荷是离散的，最小的电荷单位是电子电荷，其大小为1.6×10^-19库仑。
（3）电荷的超导性：超导体可以在低温下将电荷无阻碍地传导，形成超导电流。
3.电荷守恒定律电荷守恒定律是电学的基本定律之一。
根据电荷守恒定律，一个封闭系统中的总电荷量保持不变。
这意味着当物体之间发生电荷转移时，一个物体失去的电荷量等于另一个物体获得的电荷量，总电荷量保持不变。
4.电场电场是描述电荷相互作用的概念。
电荷会在其周围产生电场，其他电荷与该电场相互作用。
电场可以用电场线表示，电场线的方向是电场力作用于正电荷的方向。
电场的强弱可以用电场强度来表示，其单位是牛顿/库仑。
电场强度与电荷量成正比，与距离的平方成反比。
5.静电场静电场是指电荷在静止状态下产生的电场。
静电场的特点是电荷分布稳定，电场强度与位置无关。
静电场中，电荷之间的相互作用力可以用库仑定律来描述。
6.电场力线电场力线是用来描述电场的可视化工具。
电场力线的密度表示电场的强度，力线从正电荷指向负电荷，力线在电荷附近更密集。
7.电场中的电势能电场中的电势能是指电荷在电场力作用下具有的能量。
电势能与电荷量、电场强度和位置有关。
电势能的单位是焦耳/库仑。
通过以上步骤的思考，我们对电荷的基本概念、电荷性质、电荷守恒定律以及电场有了更深入的了解。
静电场电荷及其守恒定律
高压输电过程中的静电现象及防护措施
高压输电过程中的静电现象
在高压输电过程中，由于电场的作用，导线表面会聚集电荷，形成静电现象。这 些电荷可能会导致设备损坏和人员伤亡。
静电防护措施
为了防止静电现象的发生，可以采取多种措施，如采用绝缘子、增加湿度、降低 传输速度等。同时，还可以通过接地、屏蔽和隔离等手段来减少静电的影响。
静电场电荷及其守恒 定律
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目录
• 静电场的基本概念 • 电荷在静电场中的受力分析 • 静电场的能量及其守恒定律 • 电荷在静电场中的运动及其规律 • 静电场的边界条件及其处理方法 • 静电场的典型应用案例分析
01
静电场的基本概念
电荷及其分布
01
02
03
电荷的量子化
电荷是量子化的，即任何 物体的带电量只能是元电 荷的整数倍。
电荷的分布
电荷在空间中的分布是不 均匀的，它可以集中在某 个物体的表面或内部。
电荷守恒
电荷既不能被创造也不能 被消灭，它只能从一个物 体转移到另一个物体。
电场及其物理性质
电场的定义
电场是由电荷产生的物理场， 它对放入其中的电荷施加作用
力。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
径无关，只与初末位置有关。
静电场中的能量
静电场的能量等于电场力做功与 电荷质量的比值，即E=W/m。 静电场的能量与电荷在电场中的
位置有关。
电荷在静电场中的运动轨迹
直线运动
如果电荷在静电场中只受到电场力的作用，那么它将沿一 条直线运动。电场力的方向与电荷的运动方向垂直。
曲线运动
如果电荷在静电场中受到电场力和其他力的作用，那么它 将沿一条曲线运动。电场力的方向与电荷的运动方向垂直 。
电荷的量子化 电荷守恒定律
5-1 电荷的量子化 电荷守恒定律
1986年推荐值：e = 1.60217733 10-19 C 自然界中量子化的量还有能量、动量、角动量等 二、电荷守恒定律 在孤立系统中发生的过程，电荷的代数和保持不 变，即电荷守恒。 电荷守恒定律是自然界的基本守恒定律之一!
如静电感应，摩擦生电等现象。
4
5-1 电荷的量子化 电荷守恒定律
电场在显示技术中的应用：
有机发光显示屏
三星的OLED液晶电视
7
5-1 电荷的量子化 电荷守恒定律
OLED屏发光的实质是：电致发光，电能转换为 光能. 电场有能量？能量的大小与哪些因数 有关，怎么计算电场的能量？
8
第五章
静电场
5-1 电荷的量子化 电荷守恒定律
对电的最早认识到避雷针
闪电
避雷针
2
5-1 电荷的量子化 电荷守恒定律
对电荷的基本认识：
电荷是物质的一种基本属性。
一、电荷的量子化
带电体的电量为电子电量的整数倍：
q ne
(n 1,2,3,...)
电子的电荷(电荷量子)：e。电荷量子化是实验结 果。 1906-1917年，密立根最早从实验上证明电荷 的量子化。 3
电场的应用：静电除尘
除静电功能被广泛用于 电子生产、LED、LCD、 LCM、医疗仪器组装及包 装行业和化工、印刷、塑 料、光学树脂镜片等行业 中，对防静电要求高的生 产及试验场所的直接首选 产品。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
5
5-1 电荷的量子化 电荷守恒定律
如何描述电场呢？如何计算其电荷间力 的大小呢?
6
5-1 电荷的量子化 电荷守恒定律
高中化学三大守恒定律!
高中化学三大守恒定律！今天给大家整理了高中化学三大守恒定律。
三大守恒定律是解决高考大题必不可少的技巧！那么，如何写化学中三大守恒式（电荷守恒，物料守恒，质子守恒）？这三个守恒的最大应用是判断溶液中粒子浓度的大小，或它们之间的关系等式。
电荷守恒即溶液永远是电中性的，所以阳离子带的正电荷总量＝阴离子带的负电荷总量。
例：NH4Cl溶液：c(NH+ 4)+c(H+)= c(Cl-)+ c(OH-)写这个等式要注意2点：1、要判断准确溶液中存在的所有离子，不能漏掉。
2、注意离子自身带的电荷数目。
如：Na2CO3溶液：c(Na＋)+ c(H＋)= 2c(CO32－)+ c(HCO3－)+ c(OH-)NaHCO3溶液：c(Na＋)+ c(H＋)= 2c(CO32－) + c(HCO3－)+ c(OH-)NaOH溶液：c(Na＋) + c(H＋) =c(OH-)Na3PO4溶液：c(Na＋) + c(H＋) = 3c(PO43－) + 2c(HPO42－) + c(H2PO4－) + c(OH-)物料守恒即加入的溶质组成中存在的某些元素之间的特定比例关系，由于水溶液中一定存在水的H、O元素，所以物料守恒中的等式一定是非H、O元素的关系。
例：NH4Cl溶液：化学式中N:Cl=1:1，即得到，c(NH4+)+ c(NH3•H2O) = c(Cl-)Na2CO3溶液：Na:C=2:1，即得到，c(Na+) = 2c(CO32－+ HCO3－+ H2CO3)NaHCO3溶液：Na:C=1:1，即得到，c(Na+) = c(CO32－)+ c(HCO3－) + c(H2CO3)写这个等式要注意，把所有含这种元素的粒子都要考虑在内，可以是离子，也可以是分子。
质子守恒即H+守恒，溶液中失去H+总数等于得到H+总数，或者水溶液的由水电离出来的H+总量与由水电离出来的OH-总量总是相等的，也可利用物料守恒和电荷守恒推出。
实际上，有了上面2个守恒就够了，质子守恒不需要背。
大学物理之电荷守恒定律
§7-1电荷守恒定律库仑定律一．电荷及其基本性质所谓电荷，就是带电的物质微粒。
电荷不能脱离物体而单独存在，带电是物质的一个基本属性。
电量是带电体所带电荷的多少。
1．电荷的种类：美国物理学家富兰克林首次以正、负电荷命名至今。
电荷分正负两种类型。
同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
宏观带电体所带电荷种类不同根源在于组成它们的微观粒子所带电荷种类不同：电子带负电、质子带正电、中子不带电。
电子带电电荷集中在半径小于的体积内，比较而言，电子可看成没有内部结构的有质量和电荷的点。
2．电荷的相对论不变性。
带电体的电量不随带电体的运动状态改变而改变，即相对于不同的参考系，同一个带电体的电量是相同的。
简单地说，就是电荷与运动状态无关。
3．电荷的量子化。
宏观物体带电的根源在于微观粒子带电：电子带负电，质子带正电，中子不带电。
大量事实表明，任何带电体的电量都不是无限可分的，即电荷只能是一份一份存在的，都是一最小电荷基本单元的整数倍。
电荷的最小基本单元（基本电荷）是，这也是一个电子或质子所带电量的大小。
4．电量的单位是库仑，，。
库仑是个很大的单位，如两电量的点电荷相距为时的作用力。
（相当于90万吨，这种力量足以压碎一栋大楼）5．电荷守恒定律人们总结了大量的实验事实，得到了如下的结论：不论进行任何物理过程，都只能使电荷从一个物体转移到另一物体，或从物体的一部分转移到另一部分。
当一种电荷出现时，必有等量的异号电荷同时出现；当一种电荷消失时，必有等量的异号电荷同时消失。
也就是说，在一个孤立的系统内，不论进行怎样的物理过程，电量的代数和（净电荷）始终保持不变。
这个结论叫做电荷守恒定律。
注意：电荷是可以产生和消失的。
（如正负电子对的湮没和产生）二．库仑定律1．点电荷所谓点电荷，是指这样的带电体，它本身的几何线度比起所研究问题的范围要小得多，其几何形状和电荷的分布情况对问题的研究已无关紧要，这样的带电体就可以抽象成一个几何的点，叫做点电荷。
电荷计算公式推导
\[q = E \cdot r^2\]
这个公式的推导过程如下：
首先，我们知道电场力\(F\)和电场强度\(E\)之间的关系是\(F = q \cdot E\)。这是根据电场力和电场强度的定义来推导。库仑定律是描述电荷之间相互作用的物理定律，它可以用来计算两个电荷之间的电场力。根据库仑定律，两个电荷之间的电场力与它们之间的距离和电荷大小有关。具体地，库仑定律可以表示为：
\[F = k \frac{q_1 q_2}{r^2}\]
其中，\(F\)表示电场力，\(k\)是库仑常数，\(q_1\)和\(q_2\)分别表示两个电荷的大小，\(r\)表示它们之间的距离。
电荷的单位。
电荷的单位是库仑（Coulomb），它是国际单位制中的基本单位之一。库仑的定义是，1库仑等于两个相距1米的点电荷之间相互作用的力为1牛顿。在国际单位制中，库仑的符号是C。
电荷的量子化。
根据量子力学的原理，电荷是量子化的，即电荷的大小只能取离散的数值。在自然界中，电荷的最小单位是电子的基本电荷，它的大小约为\(1.602 \times 10^{-19}\)库仑。因此，任何物体所具有的电荷都是电子基本电荷的整数倍。
电荷计算公式推导
电荷是物质所具有的一种性质，它是物质中基本粒子的一种特征。在物理学中，电荷是一个重要的概念，它与电磁力有着密切的关系。电荷的存在和相互作用是电磁学的基础，因此对电荷的计算和测量是非常重要的。本文将从电荷的定义开始，推导出电荷的计算公式，并对其进行详细解释。
电荷的定义。
在物理学中，电荷是物质所具有的一种性质，它是物质中基本粒子的一种特征。电荷可以是正电荷或负电荷，正电荷和负电荷之间存在相互作用。电荷的大小通常用库仑（Coulomb）作为单位来表示。对于一个带有电荷的物体，其电荷大小可以通过测量其所受到的电场力来确定。
第一章 静电场
2
i
=
2qxl 骣 l 鼢骣 l 4pe0 x 珑- 鼢 x + x 珑 珑 2 鼢桫 2 桫
因为
2 2
i
q
l/2
l/2
+q
x? l 1 2p 1 2ql i EA = i= 3 3 4pe0 x 4pe0 x
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电偶极子中垂线上任一点的电场。
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二、库仑定律（1785年） 库仑定律是电磁学的基本定律之一，描述了真空 中两个点电荷之间作用力的规律。它的建立既是实验 结论的总结，又是理论研究的升华。
涉及到的主要实验是：“库仑电斥力钮秤实验” 和“电引力单摆实验”.
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1、库仑的电斥力扭秤实验
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一、点电荷（或点带电体） 当一个带电体本身的限度，与问题研究中所 涉及的距离相比小得多时，该带电体的形状以及 电荷在其上的分布情况均无关紧要，该带电体就 可被看作一个带电的点，叫点电荷。
r
Q
P
®
Q
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·将分量结果合成，得到所求点的电场强度
q
r
P
dE
这几个式子都是矢量积分，具体处理时要化成标量积分
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对于电荷连续分布的带电体，在空间一点P的场强为：
r E=
v 1 dq ò dE 4 0 r 2 e r
单个电荷的知识点总结
单个电荷的知识点总结1. 电荷的基本性质电荷是一个光滑的小球，没有形状，没有大小，没有重量。
它可以移动，但不是以传统的物质方式移动，而是通过电磁场进行相互作用。
电荷并不是一个相对静止的实体，而是一个动态的实体，其运动状态受外部电场的影响，会发生漂移，跳跃，机械构型变化等。
2. 电荷守恒定律电荷守恒定律是指在一个孤立系统中，任何过程中所产生的总电荷必定等于0。
这是一个守恒定律，它的存在来源于被观测的宇宙空间具有无限的大均匀性。
其建立依赖于电磁场理论的物质功能观念。
3. 电荷的量子化电荷是量子化的，它的大小是一定的，不会是1.3倍这样那种量子数会变化的。
电荷量子化的起因是宇宙空间所具有的信息功能所产生的。
电荷量子化、量子色动力学等现象与命名，是现代物理学研究的专业词汇。
4. 电荷的性质电荷之间存在相互作用力。
同名电荷相互排斥，异名电荷相互吸引。
该力的大小与电荷之间的距离成反比。
电荷之间的相互作用是通过电磁场传递的。
电荷的相互作用力是静电力，也是库伦力。
静电力的传递是通过电磁场作用的。
5. 电荷的产生与移动电荷可以通过许多方式产生，比如电子的运动、磁石的切割、电磁感应等。
而电荷的移动也是非常普遍的，比如金属导体中的自由电子的漂移，电路中的电流传递。
静电现象也是由电荷的移动引起的。
6. 电荷的测量电荷的测量通常采用库仑静子定律来进行。
通常情况下，我们用康普称量来表示电荷大小，而电荷单位是库仑，符号是C。
7. 电荷在物质中的应用电荷在物质中有着广泛的应用，比如在静电贴、电子学器件、电磁波传输等方面都有着重要的应用。
在静电学领域，电荷在物质中产生的电场力对物质运动、电荷传递等方面都有着直接的影响。
8. 电荷相互作用的应用电荷相互作用性质在自然界中有着广泛的应用。
在电磁学领域，电荷相互作用对于电磁波传输的设计、粒子加速器、电子束设备等都有着直接的影响。
9. 电荷的处理与存储电荷的处理与存储在信息时代有着非常重要的作用。
大学物理电荷的性质与电流的基本规律解读
大学物理电荷的性质与电流的基本规律解读在大学物理中，电荷是一种基本的物理量，它具有一些独特的性质，并且遵循一些基本的规律。
本文将对电荷的性质以及电流的基本规律进行解读。
一、电荷的性质1. 电荷的定义电荷是物质所具有的一种属性，它是电磁相互作用的基本载体。
根据电荷的正负性，可以分为正电荷和负电荷。
不同的电荷之间会相互作用，产生电磁力。
2. 电荷的量子性质电荷是量子化的，即电荷的基本单位是电子的电荷量。
电子的电荷量被定义为基本电荷e，其数值为1.6×10^-19库仑。
因此，任何一个物体所带的电荷量都是电子电荷量的整数倍。
3. 电荷守恒定律守恒定律是自然界的基本规律之一，也适用于电荷。
电荷守恒定律指出，在孤立系统中，电荷的总量是守恒的。
换句话说，电荷不会凭空产生或消失，只能通过相互转移来改变其分布。
4. 电荷的叠加原理当物体上存在多个电荷时，它们之间会相互叠加，产生合成效应。
根据电荷的叠加原理，如果两个电荷同号，则合成后电荷的大小为两个电荷的代数和；如果两个电荷异号，则合成后电荷的大小为两个电荷的代数差。
二、电流的基本规律1. 电流的定义电流是单位时间内通过导体横截面的电荷量，通常用符号I表示，其单位是安培（A）。
根据电流方向的不同，电流可分为正向电流和反向电流。
2. 电阻与电流的关系电阻是物体对电流通过的阻碍程度，用符号R表示，单位是欧姆（Ω）。
根据欧姆定律，电流与电压、电阻之间存在着线性关系，可以用以下公式表示：I=V/R，其中I为电流，V为电压，R为电阻。
3. 电流的分布在电路中，电流会根据电路的拓扑结构来分布。
根据基尔霍夫定律，电路中的总电流等于各个分支电流的代数和。
此外，电流在分支中的分布也受到电阻的影响，遵循欧姆定律。
4. 电流的守恒定律类似于电荷守恒定律，电流也遵循守恒定律。
在闭合电路中，电流的总量保持不变。
这是因为电流是由电荷的流动引起的，电荷不会凭空产生或消失。
结论：大学物理中，电荷的性质和电流的基本规律是理解电磁现象的基础。
电荷和电势的计算
电势的物理意义 和工程应用
电势的物理意义
电势是描述电场中 电荷受到电场力作 用的物理量
电势的大小与电荷 的电荷量、电场强 度和电场方向有关
电势的零点选择是 任意的，但通常选 择无限远处的电势 为零
电势的变化率称为 电场强度，描述了 电场中电荷受到的 电场力大小和方向
电势在工程中的应用
电势在电路设计中的应用： 确定电路中各点的电势， 以便进行电路分析和设计。
电势的叠加原理：电势的叠 加原理是指多个电荷在电场 中的电势等于各个电荷在电
场中的电势之和
电场和电势的关系
电场是电势的梯度， 电势是电场的积分
电场和电势都是描 述电荷在空间中分 布的物理量
电场强度与电势的 关系：E=V/r，其 中E为电场强度，V 为电势，r为距离
电场和电势的变化 都会影响电荷的运 动和分布
其中，E是电场强度，r是点到带电平面的距离，ε₀是真空介电常数
应用：计算均匀带电无限大平面的电势，可以应用于电场强度和电势的关系研究，以及电荷在电场中的运动规律分 析。
均匀带电无限长圆柱的电势
电势的定义： 电荷在电场中 的能量与电荷
量的比值
均匀带电无限 长圆柱的电势 公式：V = k *
Q/r
其中，k是静电 力常数，Q是圆 柱的电荷量，r 是点到圆柱中
电势差计的原理：利用电场力 使电荷在电场中移动，从而测
量电势差
静电计的原理：利用电场力使 电荷在电场中移动，从而测量
电势差
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电荷和电势的计算
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目录
电荷的基本概念
01
电场和电势
02
电荷在电场中的受力
03
电势的计算方法
静电学的基本概念与电荷相互作用
静电学的基本概念与电荷相互作用静电学是物理学中的一个重要分支，研究的是静止电荷的特性和其相互作用。
在我们日常生活中，静电现象无处不在，例如摩擦引起的发丝贴在衣服上、电灰尘吸附在物体表面等。
本文将介绍静电学的基本概念以及电荷之间的相互作用。
一、静电学的基本概念静电学研究的核心对象是电荷，电荷分为正电荷和负电荷两种。
根据电荷间的相互作用规律，有如下几个基本概念：1. 电荷守恒定律：在任何一个封闭的系统中，电荷的总量始终保持不变。
这意味着电荷可以相互转移，但总量不会减少或增加。
2. 电荷的离散性：电荷的基本单位是电子的电荷（负电荷）和质子的电荷（正电荷）。
电荷的大小用元素电荷（e）表示，元素电荷的大小为1.6×10^-19库仑。
3. 电荷的量子化：电荷是量子化的，即电荷的大小只能是元素电荷的整数倍。
4. 电荷的性质：电荷之间存在相互吸引和排斥的作用力。
同种电荷之间互相排斥，异种电荷之间互相吸引。
二、电荷相互作用电荷之间的相互作用是静电学的核心内容。
根据库伦定律，两个电荷之间的作用力与它们的电荷量成正比，与它们之间的距离的平方成反比。
具体表达式为：F = k * |q1 * q2| / r^2其中，F为电荷之间的作用力，k为库伦常数，q1和q2分别为两个电荷的电荷量，r为它们之间的距离。
根据库伦定律可以得出以下几点结论：1. 同种电荷之间的作用力为排斥力，大小与电荷量的乘积成正比。
2. 异种电荷之间的作用力为吸引力，大小同样与电荷量的乘积成正比。
3. 电荷之间的作用力与它们之间的距离的平方成反比，即离得近作用力大，离得远作用力小。
三、静电学实际应用静电学不仅仅是一门纯理论的学科，它还有许多实际应用。
以下是一些具体的例子：1. 静电喷涂技术：利用静电作用，将喷涂物质带电后喷涂在目标物体上，可以实现更均匀、高效的喷涂效果。
2. 静电除尘技术：利用静电作用，使带电的粒子通过电场受到吸引，从而实现对粉尘等污染物的有效除去。
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重申学习要求
1、请大家课前认真预习，课后及时复习课本相应章节内容（高等数学知识在大 学物理学习中非常重要，请大家注意及时复习）；
2、遵照有关规定，期末成绩的考核方法是： 课程考核说明及要求：本课程期末考试，考试形式闭卷。 其成绩评定方法：期末考试占80%，平时成绩占20%。 考试题型：选择题、填空题、计算题。 考试时间：120分钟。 平时成绩来源于：第一，必须按时完成布置的习题； 第二，平时的考勤；
物理学
第五版
欢迎同学们继续学习
主讲教师 赵 俊
E-mail：zhaojun@
开课单位 物理科学与技术学院
物理学
第五版
上学期大学物理考试情况
班级
计科 10904
计科 10905
平均分 不及格 最高分 最低分
70
4
89 23
62
11
91
22
期末考试90分以上者： 王发强
物理学
第五章 静电场
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物理学
第五版
5-2 库仑定律
库仑 (C.A.Coulomb 1736 1806）
法国物理学家，1785年通过扭秤实 验创立库仑定律, 使电磁学的研究从定性 进入定量阶段. 电荷的单位库仑以他的姓 氏命名.
1773年提出的计算物体上应力和应变 分布情况的方法，是结构工程的理论基础。 1779年对摩擦力进行分析，提出有关润滑 剂的科学理论。他还通过对滚动和滑动摩 擦的实验研究，得出摩擦定律。
原子核的线度 51015 m 电子云的线度 51010 m
• 物质结构理论：
①原子中的中子不带电，质子带正电，电子带负电，
质子与电子所具有的电荷量(简称电荷)的绝对值
是相等的。
原 子原 子 核质中子子( ) 电 子(-)
第五章 静电场
9
物理学
第五版
5-1 电荷的量子化 电荷守恒定律
②在正常情况下，每个原子中的电子数与质子数相等， 故物体呈电中性。
3、纪律要求： 1） 上课不旷课、不迟到、不早退、坚持做笔记 ； 2） 旷课达总课时1/3的学生取消考试资格。 3） 下课认真阅读教材；独立完成作业，按时交作业 ； 4） 作业缺1/3的学生取消考试资格。
物理学
第五版
本学期教学内容安排
内容
电磁学
近代物理 基础
章节 第5章 静电场 第6章 静电场中的导体与电介质 第7章 恒定磁场 第8章 电磁场感应 电磁场 第14章 狭义相对论 第15章 量子物理基础
第五章 静电场
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物理学
第五版
5-2 库仑定律
1. 点电荷
当带电体的大小、形状与带电体间的距离相比可以
忽略时,就可把带电体视为一个带电的几何点。(一 种理想模型)
2. 库仑定律
处在静止状态的两个点电荷，在真空（空气）中的 相互作用力的大小，与每个点电荷的电量成正比， 与两个点电荷间距离的平方成反比，作用力的方向 沿着两个点电荷的连线。同号电荷相互排斥，异号 电荷相互吸引。
•1913年，密立根（likan )用液滴法测定了 电子电荷，证明：微小粒子带电量的变化是不连续
的，它只能是元电荷 e 的整数倍,即粒子的电荷是
量子化的。
q ne (n 1,2,3, )
e 1.6021019 C
第五章 静电场
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物理学
第五版
5-1 电荷的量子化 电荷守恒定律
•迄今所知，电子是自然界中存在的最小负电荷，质 子是最小的正电荷。～现在也提出可能存在具有1/3e 和2/3e电荷的基本粒子理论推测，但目前在实验上， 并没有发现它们。
合计
课时
10 4
+习题课一
12+习题课二
8+习题课三
4 8
+习题课四
54＋6（机1、什么是电磁学
电磁运动是物质的一种基本运动形式。电磁学是 研究电磁运动及其规律的物理学分支。
2、电磁学的主要内容
•电荷、电流产生电场和磁场的规律； •电场和磁场的相互作用； •电磁场对电流、电荷的作用； •电磁场中物质的各种性质。
三 电荷究竟是什么？
•电荷就是电子、质子等这些粒子？
•电荷：（与物体的惯性质量一样）是物体的一种属 性，为了表示物体电力的强度规定了电荷量。
第五章 静电场
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物理学
第五版
5-1 电荷的量子化 电荷守恒定律
•电子、质子带有电荷，同时又有质量。
•对于电荷的正负使用的命名法是富兰克林提出的， 实际上，是可以任意的。
•电量的国际单位：名称为库仑，简称库，符号为C •电荷量子化(charge quantization )是个实验规律。 •电荷的相对论不变性：在不同的参照系内观察，同
一个带电粒子的电量不变。
第五章 静电场
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物理学
第五版
5-1 电荷的量子化 电荷守恒定律
二 电荷守恒定律
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. （自然界的基本 守恒定律之一）
③当物体经受摩擦等作用而 造成物体的电子过多或不足 时，我们说物体带了电。若 是电子过多，物体就带了负 电；若是电子不足，则物体 带了正电。
第五章 静电场
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物理学
第五版
5-1 电荷的量子化 电荷守恒定律
一 电荷的量子化
•1897年J.J.汤姆孙从实验中测出电子的比荷(即电子 的电荷与质量之比 e/m )
物理学
第五版
结构框图
电荷相互作 用（第五章）
库仑定律
静 电
力
电场 强度
场 功 电势
电通量
静电力叠加原理
高斯定理 环路定理
静电场 的基本
性质
与带电粒子 的相互作用
（第六章）
导体的静电平衡
电
电介质
电位移矢量
容
极化 介质中高斯定理
电 场 能
物理学
第五版
5-1 电荷的量子化 电荷守恒定律
• 按照原子理论，在每个原子里，电子环绕由 中子和质子组成的原子核而运动～称为电子云
第五章 静电场
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物理学
第五版
q2受 q1的力
5-2 库仑定律
F
1 4πε0
q1q2 r2
er
ε0 8.85 10 12 C2 N1 m2为真空电容率
q1 er
r
q2
第五章 静电场
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物理学
第五版
5-2 库仑定律
麦克 斯韦 电磁 理论
四组关系
电荷 电流
电场 磁场
物理学
第五版
第五章
静电场
静电场：静止电荷产生的电场。由于电荷相对于惯 性参考系静止时，电荷在此惯性参考系中就 只激发电场，而无磁场。
本章主要内容：研究真空中静电场的基本特性：
静电场的基本定律：库仑定律、叠加原理 静电场的基本定理：高斯定理、环路定理 描述静电场的物理量：电场强度、电势 揭示静电场基本性质(有源场、保守场)