电荷守恒定律及库仑定律

静止电荷间的电作用力称为库仑力 (又称静电场力) 库仑力遵守牛顿第三定律。即 F 12 F 21
例 在氢原子内,电子和质子的间距为 5.3 10 m 。 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
11
kg 27 mp 1.67 10 kg
Q
r
P
E
Q
r
EHale Waihona Puke Baidu
P
例
9 q 62 10 C )放在电场中某 把一个点电荷(
点处，该电荷受到的电场力为
F 3.2 106 i 1.3106 j N
，求该电荷所在处的电场强度。
6 6 3.2 10 1.3 10 j F i 解 E q 62 109 (51.6i 21.0 j )N C 1
第八章
8-1 8-2 8-3 8-4 8-6 8-7 8-8 8-9
静电场
电荷的量子化 电荷守恒定律 库仑定律 电场强度 电场强度通量 高斯定理 静电场的环路定理 电势能 电势 电场强度与电势梯度 静电场中的电偶极子
教材：中册P1～P55
第一讲
8-1 电荷的量子化 电荷守恒定律 二 电荷的基本性质 一 电荷 8-2 库仑定律 二 库仑定律 一 点电荷 8-3 电场强度 一 静电场 二 电场强度 三 点电荷的电场强度 四 电场强度的叠加原理 五 电偶极子的电场强度
y

o
q F
E
x
E E (51.6) 2 (21.0) 2 N C 1 55.71N C 1
Ey 1.3 106 arctan arctg 22.1 Ex 3.2 106
四 电场强度的叠加原理 1 由n个点电荷组成的点电荷系 点电荷Qi对q0的作用力
q1q2 F12 k r 2 e12
12
q1 e12
r12
q1 e12
F12 q2
q2
r12
F12
q1q2 F12 k r 2 e12
12
r12 式中：e12 r12
由施力电荷指向受力电荷
k为常数,值取决于式中各量单位,可由实验确定。
9 2 2 k 8.98755 10 N m C 在国际单位制中 1 k （ 0 为真空电容率） 4 0 1 0 4 k 8.8542 1012 C2 N 1 m 2 8.8542 1012 F m 1
8-1 一 1 2 3
电荷的量子化
电荷守恒定律
电荷 电荷是代表物质间发生电力相互作用的一种属性 带电体：都有电荷的物体 电量(Q)：带电体所带电荷的多少。 在国际单位制中单位：库仑(C)
二 电荷的基本性质 1 自然界中只存在正、负两种电荷。 实验表明：异种电荷相互吸引，同种电荷相互排斥 。 2 电荷的量子性 ⑴ 电荷量子
NC
1
Vm
1
E 是场点坐标的矢量函数 E E ( x, y, z )
电荷 q 在电场中受力
F qE
各点的电场强度都相等的电场称为匀强电场
三 点电荷的电场强度
y
Q e r
F 1 Q E e 2 r q0 4 π 0 r
r
q0
F
z o
x
真空中点电荷的电场是非匀强电场，但具有 (球)对称性。 正负点电荷的电场中P点的场强如下图：
q0
Qi
1 Qi q0 Fi ei 2 4 π 0 ri
由力的叠加原理得q0所受合力 F
ri
Fi i F Fi 故q0处总电场强度 E Ei q0 i q0 i
电场强度的叠加原理
E Ei
i
2 电荷连续分布情况
dq dE er 2 4 0 r 1 er E dE d q 4 0 r 2 dq ⑴ 电荷体密度 dV
场源电荷 二 电场强度 P 试验电荷q0放到任意 Q q0 场点P处，受力 F 要求：试验电荷为点电荷、且足够小。 使得q0对原电场几乎无影响
F
F 试验表明：确定场点比值 q 与实验电荷q0无关。 0 定义： E F q0 电场中某点处的电场强度 E 等于位于该点处的
单位试验电荷所受的力，其方向为正电荷受力方向。 单位:
一 静电场 1 电场 ⑴ 历史上关于电荷间相互作用的观点 ① 超距作用 电 荷 电 荷 力的传递不需要之间物质，也不需要时间。 电场 电 荷 电 荷 ② 近距作用 力的传递通过电场这种物质，需要一定时间。 实验证明近距观点是正确的。
8-3
电场强度
⑵ 电场具有物质属性 电场是电荷周围存在的一种特殊物质。 其物质属性：具有能量和动量，有力的作用， 能作功。 通常称产生(激发)电场的电荷为源电荷。 2 电场力：电场对电荷的作用力 3 静电场 相对于观察者静止且电量不随时间变化的 带电体周围存在的电场。 静电场对外表现：力的表现、功的表现、 静电感应或极化。 4 描述电场性质的两个物理量：电场强度和电势
实验表明：任何带电体的电量都为某一电荷单 元e的整数倍。即：q=ne (n=1,2,3,…)这个 基本电荷单元e称为电荷量子。 ⑵ 电荷的量子性 电荷这种只能取离散、不连续的量值的性质 称为电荷的量子性。 ⑶ 1986年国际推荐的电子电荷值为：
e 1.602 1019 C
3 电荷守恒定律 在孤立系统中，不管系统中的电荷任何迁移， 系统的电荷的代数和保持不变。
31
e 1.6 10
19
C
G 6.67 1011 N m2 kg2
e2 6 Fe 8.1 10 N 2 4 0 r me mp Fg G 2 3.7 10-47 N r
1
Fe 2.27 1039 Fg
(微观领域中,万有引力比库仑力小得多,可忽略不计.)
8-2
库仑定律
一 点电荷 一般说来，带电体之间的相互作用力与许多因 素有关，它不仅取决于电荷的正负、电量的多少， 而且还与带电体的大小和形状有关，情况比较复杂。
几何线度比起它到其他带电体的距离小得多的 带电体，称为点电荷。 二 库仑定律
在真空中， 两个静止点电荷之间的相互作用力 大小，与它们的电量的乘积成正比，与它们之间距 离的平方成反比；作用力的方向沿着它们的联线， 同号电相斥，异号电荷相吸。