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：
静电的现象实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解静电现象的基本原理和特点。
2. 通过实验观察静电现象，加深对静电知识的理解。
3. 掌握静电实验的基本操作和注意事项。
二、实验原理静电现象是指物体在摩擦、接触、分离等过程中，由于电子的转移而产生的电荷现象。
静电现象具有以下特点：1. 电荷的守恒性：在静电现象中，电荷不会消失或产生，只会从一个物体转移到另一个物体。
2. 电荷的异性相吸、同性相斥：带正电的物体与带负电的物体相互吸引，带同种电荷的物体相互排斥。
3. 电荷的量子性：电荷是量子化的，即电荷只能取整数倍的电子电荷。
三、实验器材1. 静电球2. 毛刷3. 静电棒4. 橡皮擦5. 玻璃棒6. 铁丝7. 铝箔8. 纸屑9. 绝缘棒10. 记录本和笔四、实验步骤1. 摩擦起电：用毛刷摩擦静电球，观察静电球表面是否出现静电现象。
2. 接触起电：将静电棒与静电球接触，观察静电棒是否出现静电现象。
3. 分离起电：将静电棒与静电球分离，观察静电球表面是否出现静电现象。
4. 电荷转移：将静电棒分别与橡皮擦、玻璃棒、铁丝、铝箔接触，观察电荷转移现象。
5. 电荷的排斥和吸引：将带正电的静电球与带负电的静电球靠近，观察电荷的排斥和吸引现象。
6. 电荷的量子性：用绝缘棒将静电球表面的电荷分为两部分，观察电荷的量子性。
五、实验结果与分析1. 摩擦起电：用毛刷摩擦静电球后，静电球表面出现静电现象，表明摩擦可以使物体带电。
2. 接触起电：将静电棒与静电球接触后，静电棒表面出现静电现象，表明接触可以使物体带电。
3. 分离起电：将静电棒与静电球分离后，静电球表面出现静电现象，表明分离可以使物体带电。
4. 电荷转移：将静电棒分别与橡皮擦、玻璃棒、铁丝、铝箔接触后，观察到电荷转移现象，说明不同物体之间的电荷转移能力不同。
5. 电荷的排斥和吸引：将带正电的静电球与带负电的静电球靠近后，观察到电荷的排斥和吸引现象，验证了电荷的异性相吸、同性相斥的特点。
6. 电荷的量子性：用绝缘棒将静电球表面的电荷分为两部分后，观察到电荷的量子性，即电荷只能取整数倍的电子电荷。
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。
生活中的静电现象
04 静电现象的应用与科学研究
静电现象在科技领域的应用
静电现象在半导体制造领域的应用
• 静电放电技术用于半导体器件的制造 • 静电保护技术用于防止半导体器件受到静电损伤
静电现象在航空航天领域的应用
• 静电放电技术用于航空航天器的表面清洁 • 静电保护技术用于航空航天器的电子设备
静电现象在艺术创作中的应用
静电现象的科技发展
• 开发新型的防静电产品和设备 • 探索静电现象在科技领域的新应用
05 结论与建议
生活中的静电现象的总结
生活中的静电现象主要由摩擦、接触和感应作用产生 静电现象对人体、设备和环境具有一定的影响和危害 采取有效的预防措施，可以减少静电现象的产生和危害
防范静电现象的建议
选择不易产生静电的材料和产品 减少摩擦，降低静电产生 使用防静电产品和设备，预防静电危险
02 生活中的静电现象实例
衣物摩擦产生的静电现象
衣物摩擦产生静电的原因
• 衣物纤维与空气摩擦，使衣物表面带电 • 衣物纤维之间的摩擦，使衣物表面电荷分布不均匀
衣物摩擦产生静电的现象
• 衣物表面出现静电火花 • 衣物吸附灰尘或其他细小颗粒
梳头发时产生的静电现象
梳头发产生静电的原因
• 头发与梳子之间的摩擦，使头发带电 • 头发与空气之间的摩擦，使头发带电
对静电现象未来研究的展望
深入研究静电现象的基本原理和规律 探索静电现象在科技领域的新应用 开发新型的防静电产品和设备，提高防静电效果
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使用防静电设备
• 使用防静电工作台，减少静电对电子设备的影响 • 使用防静电地板，减少静电对工作环境的影响
物体的静电现象
物体的静电现象静电是指物体在没有电流流动的情况下所表现出的电荷现象。
当物体带有电荷时，它会产生吸引或排斥其他带电或未带电的物体的现象。
这种现象可以在生活中的许多场景中观察到，包括摩擦、接触和电场的作用等。
一、摩擦产生的静电现象最常见的静电现象之一是通过物体之间的摩擦来产生。
当两个物体通过摩擦时，它们之间的电荷会转移，并导致它们带有相同或相反的电荷。
例如，当用橡皮梳子梳理头发时，头发会带有负电荷，因为梳子和头发之间发生了摩擦。
负电荷的头发会被吸引到带有正电荷的梳子上。
二、接触传递的静电现象除了摩擦，物体之间的接触也可以导致静电的产生与传递。
当两个物体接触时，其中一个物体上的电荷可能会转移到另一个物体上。
例如，当我们触摸金属物体时，我们可以感受到静电的电击感。
这是由于我们的身体上的电荷传递到金属物体上，而金属物体上的电荷积累到一定程度时会释放出来，形成静电放电。
三、电场的作用除了摩擦和接触，电场也可以导致物体间静电力的作用。
电场是由带电物体产生的一种力，它可以影响周围的物体和电荷。
当一个物体进入一个强电场中时，它的电荷分布可能会受到影响，从而导致带电或者静电效应的产生。
例如，在一些干燥的天气中，我们可能会观察到当我们靠近金属门把手时，会感到电击，这是因为金属门把手带有静电，而我们身体和空气中的水分则形成了电场。
物体的静电现象不仅在日常生活中表现出来，在工业和科学领域也有重要的应用。
例如，静电除尘器使用静电原理将带有静电的尘埃颗粒吸附到带有相反电荷的集尘板上。
静电也用于喷墨打印机和复印机中，通过控制带电的墨粒和纸张上的电荷来实现打印。
总结起来，物体的静电现象是由摩擦、接触和电场作用引起的。
这种现象在日常生活和科学研究中都有着广泛的应用。
了解和研究静电现象有助于我们更好地理解物质的性质和电荷的行为，同时也有助于创新和应用于实际生活中的技术发展。
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。
静电的基本现象和基本规律
2．电场强度矢量 E
1〉检验（试探）电荷：为了判断电场是否存在可以用一
个点电荷q来做个实验。这个电荷就被叫作检验电荷。检
验电荷必须满足以下两个条件： a)它的线度必须足够小，以致于可以被看作点电荷，
以便来确定场中每点的性质。
b)它的电量要足够小，使得由于它的置入，不引起原 有电荷的重新分布。
2>点电荷的电场：先讨论位于点电荷Q四周的电场。 在场点放一个静止的检验电荷q。按照库仑定律,q受的 场力 能否用来表示场点的性质呢? 见这样的例子：
电场强度的单位：在（SI）E
的单位 N C
以后会用 V m 1 ，
3.电场强度的迭加原理
已知电场力是个矢量，则它服从矢量的迭加原理。即 如果存在很多的点电荷 q1 , q2 ......qk ，它们对空间中一些点
的检验电荷施加的力为 F1, F2 ......Fk（当它们单独存在时施
加的），当它们同时存在时，电场施于该点试探电荷
的力 F 为 F1, F2 ......Fk 的矢量和
F
q0
F1
q0
F2
q0
......
Fk
q0
E E1 E 2 ...... E k
典型电场的电场线分布演示：
4．电场强度的计算：
的电荷分成许多极小的电荷元dq,每一dq在空间任意点 P产生的场与点电荷的场相同，整个带电体在P点产生
的场为所有电荷元在该点产生的场的矢量和，即为
dE
dq ˆ r 2 40 r
E
1 40
dq ˆ r 2 r
设电荷连续分布在某一细棒上 当场点与棒的距离远大于棒的粗细时， 可忽略棒的粗细，认为电荷分布在一条几 何线上，并定义电荷线密度 e
静电场的描述原理
静电场的描述原理一、静电场描述原理物理上常说的静电是指物体带电，在日常生活中，我们也经常见到许多事例：摩擦起电、接触起电等。
下面介绍几种有关静电现象的基本概念和规律。
1、电荷：物质都是由大量的分子组成的，它们之间存在着引力和斥力；同时还存在着化学键力。
当物体受外界作用而使得这些力达到平衡状态时就不再吸引或排斥其他物体了，此时该物体称为“电中性”。
实际情况并非如此简单，因为对于极小的粒子来讲，即便是两个相距很近的点电荷，它们所产生的电场强度仍然可以忽略不计。
只要将它们视为整体考虑，那么必须假设每个电荷具有确定的方向和符号，否则无法进行讨论。
这样一来，各个电荷周围的电场强度就应满足如下公式： E=-q/r2、平衡条件：在电场中某处取一任意点P，若该点的电场强度为E，且有： E=E0+E，则称P点位于电场内部，反之称为电场外部。
3、电势能：电荷在电场中移动时会发生电势能的改变，即电势能增加或减少。
4、电容器：凡是电容器都可看做是电容器的特殊形式，它们的共同点是：在电场中某点P， Q两点的电势差为零，电压为零，但Q点却是一个带正电荷的点电荷，即该点的电场强度为E。
5、电场线：沿电场强度的方向画出的曲线叫做电场线。
6、电通量：在电场中，电场强度的变化率等于单位时间内穿过导体横截面的电量，记为： Q=kJ/s。
7、电流密度：单位时间内通过导体横截面的电量，等于单位面积上的电荷量乘以电场强度的变化率，即： I=Q/r8、电势差：电场中两点的电势之差，等于电势能之差。
9、电阻：导体对电流的阻碍作用叫做电阻。
10、自感系数：自感现象就是一根导体棒的长度L发生变化时，另一端附近的磁通量发生变化。
11、互感系数：一根导体棒的长度L发生变化时，其内部的磁通量发生变化，从而在其表面产生感应电动势，称为互感现象。
12、磁场：客观存在的物质，它的基本属性是对放入其中的磁体产生磁力的作用。
13、磁通量：磁场中的磁感应线或磁通量的大小或方向叫做磁场的“强弱”。
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。
1.1.1两种电荷(electriccharge)同种电荷互相排斥异种电
电场强度的z分量彼此抵消，P的总场强仅剩下r方向的分 量
cos r
r2 z2
E (r z r l E
l
2dE cos 2
1
l
r
0
4
e0
0
rdz
2
)2 3/2
2
l
e
r 2 2
0
讨论： 当细棒无限长时，周围任何地方的场强都与棒垂直，大 小为
E e
2 r 0
对于非无限长导线，只有其中垂面上的场强与线垂直， 其余各处则不垂直
适用范围：宏观带电体和微观粒子
1.2 电场 电场强度
1.2.1 电场(electric field) ➢相隔一定距离的两个带电体之间有电力的作用 ➢电荷与电荷之间通过电场发生相互作用:
电荷 电场 电荷
➢电场的基本性质：对于处在其中的任何其他电荷都有作 用力，称为电场力 ➢电场可以叠加 ➢静电场：相对于观察者静止的电荷在其周围空间产生的 电场
例2.求均匀带电圆形细环轴线上的场强分布。
设环的半径为R，电荷的线密度为e
dl
r
R
dE
z
P
O
dE dE
z
dE
dl dl
R z dE 1 4 0
edl
2+ 2
根据对称性，把圆环分为许多线元之后，各线元在P点产生 的场强垂直分量相互抵消，仅需计算z轴方向的分量。
d E z dE cos
1.1 静电的基本现象和基本规律
1.1.1 两种电荷(electric charge) 同种电荷互相排斥、异种电荷互相吸引 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
1.1.2 静电感应 电荷守恒定律 静电感应： 电荷守恒定律(law of electric charge conservation)：
高中物理《静电场》知识点总结
高中物理《静电场》知识点总结高中物理《静电场》知识点总结物理学是研究物质最一般的运动规律和物质基本结构的学科。
作为自然科学的带头学科，物理学研究大至宇宙，小至基本粒子等一切物质最基本的运动形式和规律，因此成为其他各自然科学学科的研究基础。
下面是店铺收集整理的高中物理《静电场》知识点总结，欢迎阅读，希望大家能够喜欢。
一、电场基本规律1、电荷守恒定律：电荷既不会创生，也不会消灭，它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，在转移过程中，电荷的总量保持不变。
（1）三种带电方式：摩擦起电，感应起电，接触起电。
（2）元电荷：最小的带电单元，任何带电体的带电量都是元电荷的整数倍，e=1.6×10-19C——密立根测得e的值。
2、库伦定律：（1）定律内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上。
（2）表达式：k=9.0×109N·m2/C2——静电力常量（3）适用条件：真空中静止的点电荷。
二、电场力的性质——电场强度1、电场的基本性质：电场对放入其中的电荷有力的作用。
2、电场强度E：（1）定义：电荷在电场中某点受到的电场力F与电荷的带电量q 的比值，就叫做该点的电场强度。
（2）定义式：E与F、q无关，只由电场本身决定。
（3）电场强度是矢量：大小：在数值上为单位电荷受到的电场力。
方向：规定正电荷受力方向，负电荷受力与E的方向相反。
（4）单位：N/C,V/m 1N/C=1V/m（5）其他的电场强度公式1点电荷的场强公式：——Q场源电荷2匀强电场场强公式：——d沿电场方向两点间距离（6）场强的叠加：遵循平行四边形法则3、电场线：（1）意义：形象直观描述电场强弱和方向的理想模型，实际上是不存在的（2）电场线的特点：1、电场线起于正电荷（无穷远），止于（无穷远）负电荷2、不封闭，不相交，不相切。
静电工作原理
静电工作原理
静电是指物体表面的电荷分布不平衡所产生的现象。
静电的工作原理主要涉及电荷的移动和积聚。
在一个物体中，正电荷和负电荷通常是平衡的。
然而，当物体与其他物体摩擦或分离时，电荷会发生移动。
例如，在摩擦过程中，物体表面的电子可能会转移到另一个物体上，使得一个物体带有正电荷，另一个物体带有负电荷。
当两个带有相同电荷的物体靠近时，它们会相互排斥，因为电荷之间有电力作用力。
相反，当一个带有正电荷的物体接近一个带有负电荷的物体时，它们会被互相吸引。
静电也会影响介质中的电荷分布。
例如，在绝缘体中，电荷会在材料内部累积，而在导体中，电荷则能自由流动。
静电的工作原理被广泛应用于许多技术和设备中。
例如，静电粘附可以用于制造具有特定性质的粘合剂，静电喷涂可以用于涂装，静电除尘可以用于去除表面上的尘埃等等。
此外，静电也是许多电子设备中不可或缺的组成部分，例如静电屏幕、静电吸盘等。
总之，静电的工作原理涉及电荷的移动和积聚，并通过电荷之间的相互作用产生各种现象和应用。
这是一项重要且广泛应用的物理原理。
高二物理 静电场基本概念和规律
D．物体所带的电量只能是元电荷的整数倍2．5个元电荷的电量是________， 16 C电量等于________元电荷．3．关于点电荷的说法，正确的是：[ ]A．只有体积很小的带电体才能看成点电荷B．体积很大的带电体一定不能看成点电荷C．当两个带电体的大小及形状对它们之间的相互作用力的影响可以忽略时，这两个带电体可看成点电荷D．一切带电体都可以看成点电荷（二）库仑定律内容表述：力的大小跟两个点电荷的电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比．作用力的方向在两个点电荷的连线上公式：静电力常量k = 9.0×109N·m2/C2适用条件：真空中，点电荷——理想化模型练习题1．真空中有两个相同的带电金属小球A和B，相距为r，带电量分别为q和2q，它们之间相互作用力的大小为F．有一个不带电的金属球C，大小跟A、B相同，当C跟A、B小球各接触一次后拿开，再将A、B间距离变为2r，那么A、B间的作用力的大小可为：[ ]A．3F/64 B．0 C．3F/82 D．3F/162．如图14－1所示，A、B、C三点在一条直线上，各点都有一个点电荷，它们所带电量相等．A、B两处为正电荷，C处为负电荷，且BC=2AB．那么A、B、C三个点电荷所受库仑力的大小之比为________．3．真空中有两个点电荷，分别带电q1=5×10-3C，q2=－2×10-2C，它们相距15cm，现引入第三个点电荷，它应带电量为________，放在________位置才能使三个点电荷都处于静止状态．4．把一电荷Q分为电量为q和(Q－q)的两部分，使它们相距一定距离，若想使它们有最大的斥力，则q和Q的关系是________．（三）电场：1、电荷之间的相互作用是通过特殊形式的物质——电场发生的，电荷的周围都存在电场.特殊性：不同于生活中常见的物质，看不见，摸不着，无法称量，可以叠加.物质性：是客观存在的，具有物质的基本属性——质量和能量.2、基本性质：主要表现在以下几方面①在电场中的任何带电体都将受到电场力的作用，且同一点电荷在电场中不同点处受到的电场力的大小或方向都可能不一样.②电场能使放入其中的导体产生静电感应现象.③当带电体在电场中移动时，电场力将对带电体做功，这表示电场具有能量.可见，电场具有力和能的特征3、电场强度①定义：电场中某一点的电荷受到的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强．用E表示。
静电现象实验报告
一、实验目的1. 理解静电现象的产生原理。
2. 掌握静电现象的基本实验方法。
3. 通过实验验证静电现象的基本规律。
二、实验原理静电现象是指物体之间由于摩擦、接触、感应等原因，使得物体带上电荷的现象。
当物体带上电荷后，会产生电场，并表现出吸引或排斥轻小物体的性质。
本实验主要验证以下静电现象：1. 摩擦起电：摩擦可以使物体带电，电荷的转移导致物体带上等量异号电荷。
2. 电荷守恒：电荷既不能被创造也不能被消灭，只能从一个物体转移到另一个物体。
3. 同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
三、实验仪器1. 橡皮擦2. 玻璃棒3. 绝缘棒4. 毛皮5. 吸管6. 气球7. 白纸8. 验电器9. 导线10. 电源四、实验步骤1. 摩擦起电实验：用毛皮摩擦橡皮擦，观察橡皮擦是否带电。
用验电器检测橡皮擦是否带电，验证摩擦起电现象。
2. 电荷转移实验：将玻璃棒与绝缘棒接触，使绝缘棒带上电荷。
将绝缘棒与橡皮擦接触，观察橡皮擦是否带电。
验证电荷转移现象。
3. 电荷守恒实验：将橡皮擦用毛皮摩擦后，用验电器检测。
将橡皮擦分成两半，分别用验电器检测。
观察验电器指针偏转情况，验证电荷守恒定律。
4. 电荷相互作用实验：用吸管将气球吹大，使其带上电荷。
将气球靠近白纸，观察白纸上的静电现象。
将气球靠近橡皮擦，观察两者之间的静电相互作用。
5. 验电器实验：将验电器金属球接地，用导线连接电源。
将验电器金属球与橡皮擦接触，观察验电器指针偏转情况。
验证静电感应现象。
五、实验结果与分析1. 摩擦起电实验：观察到橡皮擦在摩擦后带电，验电器指针偏转，证明摩擦起电现象。
2. 电荷转移实验：观察到绝缘棒与橡皮擦接触后，橡皮擦带电，证明电荷转移现象。
3. 电荷守恒实验：观察到橡皮擦分成两半后，验电器指针偏转程度与原来相同，证明电荷守恒定律。
4. 电荷相互作用实验：观察到气球靠近白纸时，白纸上的静电现象明显；气球靠近橡皮擦时，两者之间相互吸引，证明同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
第一章静电场的基本规律
第⼀章静电场的基本规律第⼀章静电场的基本规律本章⾸先介绍了电荷的基本概念，从实验事实出发，给出了库仑定律和叠加原理；从库仑定律和叠加原理出发，引⼊电场强度定义，证明了静电场的两个基本定理——⾼斯定理和环路定理；举例说明了场强和电势的计算⽅法。
本章的基本要求是：1、掌握点电荷、电场强度、电通量、电势等基本概念。
2、正确理解：两个定律：（电荷守恒定律，库仑定律）；两个定理：（⾼斯定理，环路定理）；两个叠加原理：（电场强度叠加原理，电势叠加原理）。
3、掌握场强的三中计算⽅法：叠加法，⾼斯定理法，电势梯度法。
电势的两种计算⽅法：场强积分法，电势叠加法§1 静电的基本现象和基本规律⼀、两种电荷早在公元前六百年，⼈们就发现⽤⽑⽪磨擦过的琥珀能够吸引⽻⽑，纸⽚等轻⼩物体。
后来发现，⽤⽑⽪或丝绸磨擦后的玻璃棒、⽕漆棒、硬橡胶棒等都能吸引轻⼩物体，这表明经磨擦后的棒下⼊了⼀种特别的状态，将处于这种状态的物体叫带电体，并说它们带有电荷，英⽂中el ect ric ity(电)就是从希腊字ele ctr on(琥珀)⽽来。
1、电荷的种类：电荷有两种，同种电荷相斥，异种电荷相吸。
美国物理学家富兰克林（Be nja min F ran kli n 1706-1790）⾸先以正电荷、负电荷的名称来区分两种电荷，这种命名法⼀直延续到现在。
⾃然界中的电荷只有两种，⼀种与丝绸磨擦过的玻璃棒的电荷相同，叫正电荷；另⼀种与⽑⽪磨擦过的⽕漆棒的电荷相同，叫负电荷。
现在我们知道在原⼦内部质⼦带正电荷，电⼦带负电荷，中⼦不带电，由于正负电荷电量相等，所以整个原⼦对外不显电性。
2、电荷的检验、验电器利⽤同性相斥的现象可制成验电器，它可检验物体是否带电。
3、电荷间的作⽤：同性电荷相排斥，异性电荷相吸引。
4、物体按导电性的分类，电荷的传递由⽇常⽣活，我们知道，并⾮所有物体都允许电荷通过。
允许电荷通过的物体叫导体。
不允许电荷通过的物体叫电绝缘体（或电介质）。
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4
三 物体的分类
1 导体：电荷能从产生的地方迅速转移或传 导到其它部分的那种物体叫做导体。
2 绝缘体：电荷几乎只停留在产生的地方的 那种物体叫绝缘体。
3 半导体：半导体是介于导体与绝缘体之间 的物体，而且对温度，光照，杂质，压力， 电磁场等外加条件极为敏感。
5
常见导体:金属，石墨，电解液（酸，碱，盐类的水 溶液），人体，地，电离的气体等； 常见绝缘体:玻璃，橡胶，丝绸，琥珀，松香，硫磺， 瓷器，油类，未电离的气体等。
电磁学
教材：
《电磁学》 第三版
赵凯华、陈熙谋 高等教育出版社
1
第一章 静电场
1-1 静电场的基本现象和基本规律
一 两种电荷
习题：1.1-7
起电：使物体带电
摩擦起电：用摩擦方法使物体带电
带电体：带电的物体
带电体性质：吸引轻小物体
两种电荷：正电荷和负电荷；同种电荷相斥， 异种电荷相吸。
2
二 静电感应和电荷守恒定律
8 .85 14 1 0 F 2 2 m 1
F 124π 10qr11q 22 2e 12
13
3 库仑力的叠加原理
实验表明，库仑力满足线性叠加原理，即
多个点电荷同时作用于一个点电荷的力等于每
个点电荷单独作用力之矢量和
q1
rO1
F 0i n1F 0ii n1410q r0 0 q 2 iirˆ0i
23
CGSE制单位制
电量作为基本单位由C-定律定义 令：k=1, q1=q2, r=1cm ,F=1dyn, 则电量q的单位为 1CGSE电量， 1C=3×109CGSE电量
24
F 12kqr11 q 22 2e 12F 21
SI制
F2 1
k 8 .98 1 9 7 N 0 m 5 2 C 2 5
q1
r12 q 2
F12
12
库仑定律 F 12kqr11 q 22 2e 12F 21
库仑力遵守牛顿第三定律
令 k 1
4π 0
（ 0 为真空电容率）
0 4 π 1 k 8 .85 1 4 1 0 C 2 2 2N 1m 2
物质是由分子，原子组成的，而原子又 由带正电的原子核和带负电的电子组成。原 子核中有质子和中子，中子不带电，质子带 正电。一个质子所带电荷和一个电子所带电 量数值相等。如果用e代表一个质子的电量， 则一个电子的电量就是-e。
自由电荷：可以自由移动 束缚电荷：只能在一个原子或分子范围内作微小位移
8
五 库仑定律
电力平方反比律与Biblioteka 光（静）是否为零有密切关系m光是有限的非零值？还是一个零？有本质的区别 现有理论以m光=0为前提,若m光不为零 ，后果严重
电动力学的规范不变性被破坏 电荷将不守恒 光子偏振态要发生变化 黑体辐射公式要修改 会出现真空色散，即不同频率的光波在真空中的传播速度不
同，从而破坏光速不变。
➢ 电荷量子化是个实验规律。
迄今所知，电子是经实验验证的自然界中存在的
最小负电荷，质子是最小的正电荷。
强子的夸克模型具有分数电荷（ 1 或 2 电子电荷）
但实验上尚未直接证明.
33
➢ 量子化是近代物理的一个基本概念，当研究范 围达到原子线度大小时，很多物理量如频率、能量 也都是量子化的。
7
四 物质的电结构
e2 r2
8.1106N
Fe 2.271039
FgGm rem 2p3.71-047N Fg
（微观领域中,万有引力比库仑力小得多,可忽略不计.）
15
库仑定律的进一步讨论：
成立条件：静止、真空、点电荷
静止：点电荷相对静止，且相对于观察者也静止 该条件可以拓宽到静源——静电荷， 不能延拓到动源——动电荷？ 问题：上述结论是否与牛顿第三定律矛盾？结果 合理吗？
q3
rO3 rO4
q o F0
rO2
q4
q2
14
例1 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 me9.11 031 kg e1.61 1 0C 9
mp1.67 1 027kg G 6 .6 1 7 1 0 N 1m 2k 2 g
1
Fe4π0
16
被作用者静止， 满足牛三
被作用者运动，不满足 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
17
真空条件
作用：为了除去其他电荷的影响，使两个 点电荷只受对方作用。
如果真空条件破坏会如何？——不仅只有 两个电荷；总作用力比真空时复杂些，但 由于力的独立作用原理，两个点电荷之间 的力仍遵循库仑定律
目前最好的m结 1.6果 1047g
22
电量单位 －MKSA制
1库仑：当导线中通过1安培稳恒电流时， 一秒钟内通过导线某一给定截面的电量为
1C=1A·s 若F=1N, q1=q2=1C, r=1m 则 k=8.9880×109N·m2/C2 ≈9.00×109N·m2/C2
k 1
4 0
04 1 k8 .854(1 7) 8 1 1 7 1 0 C 28 2/N 128 m
10
2 库仑定律
q1
F2 1
F2 1
q1
r1 2
r1 2
F12
q2
q2
d
F12
1785年，法国物理学家库仑用扭秤实验测定了 两带电球体之间相互作用的电力，并在其基础上提 出了两点电荷之间相互作用的规律，即库仑定律。
11
在真空中，两个静止的点电荷之间的相互作用 力，其大小与其电量的乘积成正比，与它们之间距 离的平方成反比 。作用力的方向沿着两个点电荷的 连线方向.同号电荷相斥，异号电荷相吸。
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.
库仑 (C.A.Coulomb 1736 1806）
9
1 点电荷模型（d r12）
q1 F2 1
F2 1
q1
r1 2
r1 2
F12
q2
q2
d
F12
点电荷是一个抽象的理想模型。当带电体 本身的线度远比问题中涉及的距离小很多时， 带电体就可近似当成点电荷。
1 静电感应
++
++++ + + + +
感应电荷
3
2 电荷守恒定律
在与外界没有电荷交换的系统内,任一时刻存在于系 统中的正、负电荷的代数和始终保持不变
要点：
电荷的代数和不变性：孤立系统中正、负电荷各自 的量可能发生变化，但其代数和保持不变。例如， 正、负电子相遇转化为两个光子。高能光子经过另 一粒子附近时转换为正、负电子对。 电荷的相对论不变性：孤立系统的电量，与其运动 状态无关，在不同参考系内进行观察，系统总电量 保持不变。
电荷量子化
* 1897年J.J.汤姆逊从实验中测出了电子的比荷。
* 1913年R.A.密立根从实验中测定所有电子都有相 同的电量，带电体的电量是电子电荷的整数倍；
电子电荷 e1.60 12 0 1C 9
带电体电量 q n( e n 1 , 2 , 3 , )
6
➢ 电荷只能取离散的、不连续的量值的性质，叫 做电荷的量子化。电子电荷的绝对值 e 称为元电荷。 或称作电荷的量子。
102
1016
20
理论地位和现代含义
库仑定律是静电学的基础，说明了 带电体的相互作用问题
原子结构，分子结构，固体、液体的结构 化学作用的微观本质 都与电磁力有关，其中主要部分是库仑力
静电场的性质
21
f r2 若 0 后果？
静电场的基本定理——高斯定理将不成立
动摇了电磁理论的基础
因此可以推广到介质、导体
18
点电荷
理想模型 质点 刚体 理想流体 平衡态（热学）
点电荷：忽略了带电体形状、大小以及电荷分布 情况的电荷。
19
适用范围和精度
原子核尺度——地球物理尺度 天体物理、空间物理 大概无问题
1 013 c m ~190c m
精度：Coulomb时代
1971年