大学物理-静电场讲义

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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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(1) 库仑定律适用于真空中的点电荷； (2) 库仑力满足牛顿第三定律；
(3) 一般 F电 F万
2014诺贝尔物理学奖
10月7日北京时间17点45 分，2014年诺贝尔物理学 奖揭晓：赤崎勇、天野浩 和中村修二因发明“高亮 度蓝色发光二极管”获得 2014年诺贝尔物理学奖。
中村修二，1954年生，日裔美籍电子工程学家，高亮度蓝色发光二极管与青紫 色激光二极管的发明者，世称“蓝光之父”。现任美国加州大学圣塔芭芭拉分校 教授
历史上曾经认为：开发一种蓝色LED被认为是不可能 的。在20年间只有红色和绿色LED。
他们的研究使得能够生产三原色（红、绿和蓝）LED， 从而使实现1600万色成为可能。或许最为重要的是，LED 行业利用这种新技术来开始白色LED（半导体生态光源） 的商业化生产。
电荷q1 对q2 的作用力F21
F21
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电荷q2对q1的作用力F12
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F12
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讨论：
0 真空中的电容率（介电常数） 0 8.854 187 821012 F/m
F
物理原理：角动量守恒
应用：陀螺仪 研究：改进措施，新应用
第10章 静电场
图为1930年E.O.劳伦斯制成的世界上第一台回旋加速器
电场是一种特殊的物质，具有物质的一般属性 质量、动量、能量等
相对观察者静止的电荷激发的电场——静电场
本章研究静电场的性质
本章主要内容
静电场（一种特殊物质）知识结构
静电场的性质
赤崎勇，1929年生，日本工程学、物理学家，曾任松下电器研究员，现任名城 大学终身教授、名古屋大学特聘教授。赤崎勇开发了氮化镓结晶化技术，并完成 世界第一个高亮度的蓝色发光二极管。
天野浩，1960年生，日本工程学家，专长半导体器件制造，现任名城大学、名 古屋大学教授。曾与赤崎勇合作，完成世界第一个高亮度的蓝色发光二极管。
对于单个光子或物质粒子来说，经典物理学定律已不 再适用，量子物理学开始“接手”。但从环境中分离出单 个粒子并非易事，而且一旦粒子融入外在世界，其神秘的 量子性质便会消失。因此，许多通过量子物理学推测出来 的现象看似荒诞，也不能被直接观测到。
通过巧妙的实验方法，阿罗什和维因兰德与研究小组 一起成功地实现对量子碎片的测量和控制，颠覆了之前人 们认为的其无法被直接观测到的看法。这套新方法允许他 们检验、控制并计算粒子。
1e 3
2e 3
电荷的电量与它的运动状态无关
二. 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。
（3） 电荷守恒定律 在一个孤立系统中总电荷量是不变的。即在任何时刻系统 中的正电荷与负电荷的代数和保持不变，这称为电荷守恒 定律。
说明电荷可以分离、中和，但是不能创造，不能被消灭。
（4） 电荷的量子性
Q ne
e (1.602 189 2 0.000 004 6) 1019 C
盖尔—曼提出夸克模型 : （5） 相对论不变性
欧洲核子研究中心CMS实验项目中国组物理分析负责 人陈国明表示：“某种程度上，它的重要性堪比创造了 一切的上帝。在宇宙大爆炸之初，希格斯粒子赋予基本 粒子质量，使得物质得以形成、凝聚、演化，最终形成 了星系，也形成了我们。”
2012诺贝尔物理学奖
2012年诺贝尔物理学奖在瑞典斯德哥尔摩揭晓。 由法国物理学家塞尔日·阿罗什（现任法兰西工学院 量子力学主席）和美国国家标准技术研究所物理实验室 的物理学家大卫·维因兰德分享。 今年的物理学奖授予给他们是为了奖励他们提出了 突破性的实验性方法，使测量和操控整个量子体系成为 可能。
相互作用
静电场描述 能量 基本规律
导体 电介质
电电 场势 强 度
高环 斯流 定定 理理
基电基 高
本容本 斯
规器规 定
律
律理
§10.1 电荷 库仑定律
一.电荷
（1）基本性质：
A 正负性
B 同号相斥、异号相吸 静电复印机、静电除尘
C 可以分离、可以中和 D 剩余电荷显电性
摩擦起电
（2）电量： 物体携带电荷的多少，单位：库仑C
爱因斯坦的相对论解决重力问题之后，理论物理学 家开始尝试建立统一的模型，以期解释通过后三种力相 互作用的所有粒子，这就是标准模型。
该模型把基本粒子分为夸克、轻子和玻色子三大类， 预言了62种基本粒子的存在。随着实验物理学家把加速 器越造越大，标准模型预言的未知粒子全都在实验中现 身，只有最重要的希格斯·玻色子仍然“在逃”。由于 它难以寻觅又极为重要，因此也被称为“上帝粒子”。
10
6000K 可见光
5
5000K
某种白色LED色谱
4000K
3000K
0
0.5
1.0
1.5
2.0
白炽灯色谱
2013诺贝尔物理学奖
2013年诺贝尔物理学奖10月8日 在瑞典揭晓，比利时理论物理学 家弗朗索瓦·恩格勒和英国理论 物理学家彼得·希格斯因希格斯 玻色子的理论预言获奖。
希格斯玻色子，又称“上帝粒子”，是最后一种未被发 现的基本粒子，也是解释物质质量之谜的最重要粒子。 恩格勒今年81岁，希格斯84岁，两人1964年各自提出了 希格斯玻色子理论。
2011诺贝尔物理学奖
美国天体物理学家萨尔·波尔马特、美国/澳大利亚物 理学家布莱恩·施密特以及美国科学家亚当·里斯获得2011 年诺贝尔物理学奖。三位科学家通过对超新星的观测发现 宇宙膨胀不断加速，而且逐渐变冷。瑞典皇家科学院称该 发现“震动了宇宙学的基础”。
大学物理讲义
乒乓球运动分析
在地面上放置一个乒乓球，用手压一侧，乒乓球 沿地面弹出去后，滚回来。分析其物理过程。
红双喜
红双喜
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小行星撞击地球
手机触摸屏位置确定
可以观察生活现象 分析其物理原理
找出其在科技中的应用
如：系统内部旋转