七章节静电学

1、第七章第七章 静静 电电 学学武秀荣编山西农业大学物理系 1了解电荷、电量、电荷守恒定律及其量子化概念。 2掌握电场强度的概念及叠加原理，并能计算典型带电体（点电荷组、一段带电直线、带电圆环、带电圆盘）形成的电场分布。 3理解静电场的高斯定理和环路定理的意义，并能应用高斯定理计算电荷呈简单对称分布（球对称、轴对称、面对称）情况下的电场强度。 4掌握电势、电势能的概念及叠加原理，能计算典型带电体形成的电势分布（从点电荷的电势出发；从已知的电场强度分布出发）。 5理解电场强度和电势梯度的关系，并能从电势出发计算电场强度。基本要求基本要求第七章第七章 静静 电电 学学 7-1 电荷电荷 库仑定律库仑

2、定律一、一、 电荷电荷摩擦起电和雷电，物体具有吸引轻物体的能力，就称摩擦起电和雷电，物体具有吸引轻物体的能力，就称它为带电体，并说他带有它为带电体，并说他带有电荷电荷电性力：同号相斥、异号相吸电性力：同号相斥、异号相吸电荷量：物体带电的多少电荷量：物体带电的多少第七章第七章 静静 电电 学学研究内容：研究内容：静电场静电场 最后讨论e与u的微分关系从电荷在电场中受力 电场强度e 高斯定理从电荷运动时电场力做功 电势u 环流定理1 1、电荷、电荷两种电荷：正电荷和负电荷两种电荷：正电荷和负电荷 对于一个系统，如果没有净电荷出入其边界，则系统对于一个系统，如果没有净电荷出入其边界，则系统正负电荷的

3、代数和保持不变。正负电荷的代数和保持不变。如：如：hethu422349023892ee2 2、电荷守恒定律、电荷守恒定律 宏观带电体的带电量宏观带电体的带电量qe，准连续，准连续 夸克模型夸克模型 e=1.602 10-19库仑，为电子电量库仑，为电子电量, 3, 2, 1nneq3. 3. 电荷量子化电荷量子化点电荷：点电荷：可以简化为点电荷的条件可以简化为点电荷的条件: :drq1 1d观察点pr库仑库仑12120123141rrqqf2 q1q2r12二、库仑定律二、库仑定律 库仑定律：库仑定律：真空中，两个静止点电荷间相互作用力与其电荷量真空中，两个静止点电荷间相互作用力与其电荷量q

4、 q1 1和和q q2 2的乘积成正比，而与这两点电荷之间的距离的乘积成正比，而与这两点电荷之间的距离r r1212（或（或r r2121）的平方成反比）的平方成反比，作用力的方向沿两个点电荷的连线，同号相斥，异号相吸。，作用力的方向沿两个点电荷的连线，同号相斥，异号相吸。iiiirrqqf0300041 （1 1）17851785年，法国库仑（年，法国库仑（c.a.coulomb)c.a.coulomb)（2 2）适用于点电荷，）适用于点电荷，（3 3）叠加性叠加性q0q1q2r02f2r01f1f说明：说明： 0=8.85 10-12c2m-2 n-1 例例1 按量子理论，在氢原子中，核外

5、电子快速地运动着，并以一定的概按量子理论，在氢原子中，核外电子快速地运动着，并以一定的概率出现在原子核（质子的周围各处，在基态下，电子在半径率出现在原子核（质子的周围各处，在基态下，电子在半径0.52910-10的球面附近出现的概率最大的球面附近出现的概率最大.试计算在基态下试计算在基态下,氢原子内电子和质子之间的静氢原子内电子和质子之间的静电力和万有引力电力和万有引力,并比较两者的大小并比较两者的大小.引力常数为引力常数为g=6.6710-11nm2/kg2 解解: : 按库仑定律计算按库仑定律计算, ,电子和质子之间的静电力为电子和质子之间的静电力为22041ref n2102199105

6、29. 01060. 11089. 8n81022. 8应用万有引力定律应用万有引力定律, , 电子和质子之间的万有引力为电子和质子之间的万有引力为 nnrmmgf472102731112211063.310529.01067.11011.91067.6 由此得静电力与万有引力的比值为由此得静电力与万有引力的比值为3910262 .gfef 可见在原子中可见在原子中, ,电子和质子之间的静电力远比万有引力大电子和质子之间的静电力远比万有引力大, ,故在处理电故在处理电子和质子之间的相互作用时子和质子之间的相互作用时, ,只需考虑静电力只需考虑静电力, ,万有引力可以略去不计万有引力可以略去不计

7、. . 而在而在原子结合成分子原子结合成分子, ,原子或分子组成液体或固体时原子或分子组成液体或固体时, ,它们的结合力在本质上也都它们的结合力在本质上也都属于电性力属于电性力. .例例2 2 设原子核中的两个质子相距设原子核中的两个质子相距4.04.01010-15-15m,m,求此两个质子之间的静电力求此两个质子之间的静电力. . nrqqfe14100 . 4106 . 1100 . 94121521992210 可见可见, ,在原子核内质子间的斥力是很大的。在原子核内质子间的斥力是很大的。 质子之所以能结合在一起质子之所以能结合在一起组成原子核组成原子核, ,是由于核内除了有这种斥力外还存在着远比斥力为强的引力是由于核内除了有这种斥力外还存在着远比斥力为强的引力_核力的缘故。上述两个例题核力的缘故。上述两个例题, ,说明了原子核的结合力远大于原子的结合说明了原子核的结合力