电荷库仑定律课件

1、电荷库仑定律1电电磁磁学学静电场静电场恒定磁场恒定磁场变化的变化的电磁场电磁场真空中的静电场真空中的静电场静电场中的导体与电介静电场中的导体与电介质质真空中的恒定磁场真空中的恒定磁场恒定磁场中的磁介质恒定磁场中的磁介质电磁感应电磁感应麦克斯韦方程组与电磁波麦克斯韦方程组与电磁波电荷库仑定律2电荷库仑定律39-1 9-1 电荷电荷 库仑定律库仑定律 一、电荷：宏观物体或微观粒子处于带电状态，我一、电荷：宏观物体或微观粒子处于带电状态，我们就称其带有电荷，电荷实际上是物体状态的一种们就称其带有电荷，电荷实际上是物体状态的一种属性。属性。电荷的种类：正电荷、负电荷。电荷的种类：正电荷、负电荷。 同号

2、电荷相斥、异号电荷相吸，这种静止电荷同号电荷相斥、异号电荷相吸，这种静止电荷间的相互作用力，称为静电力。间的相互作用力，称为静电力。 物质是由原子组成的，原子本来是电中性的，物质是由原子组成的，原子本来是电中性的，得到电子或者失去电子后就会呈现出带负电或者带得到电子或者失去电子后就会呈现出带负电或者带正电，此时我们就说物体带有电荷。正电，此时我们就说物体带有电荷。电荷库仑定律4电荷守恒定律电荷守恒定律： 对于一个孤立系统，无论在其中对于一个孤立系统，无论在其中发生任何物理过程，系统内的正负电荷的代数和发生任何物理过程，系统内的正负电荷的代数和始终保持不变。始终保持不变。带电体所带电荷的多少，称

3、为电量。单位为库仑，带电体所带电荷的多少，称为电量。单位为库仑，符号符号: c。实验表明：任何带电体所带电量均为基。实验表明：任何带电体所带电量均为基本电量本电量 的整数倍，这被称为电荷的整数倍，这被称为电荷的量子化。的量子化。 ce191060.1neq 电荷的电量与其运动状态无关，即在不同的惯性电荷的电量与其运动状态无关，即在不同的惯性系观察，同一带电粒子的电量不变，这被称为电系观察，同一带电粒子的电量不变，这被称为电荷的相对论不变性。荷的相对论不变性。电荷库仑定律5二、库仑定律：二、库仑定律： 那末，如何来求带电体之间的静电力呢？那末，如何来求带电体之间的静电力呢？ 严格地讲，带电体间的

4、静电力，不仅与它们严格地讲，带电体间的静电力，不仅与它们的电量以及它们之间的距离有关，还与带电体的的电量以及它们之间的距离有关，还与带电体的形状和大小有关。形状和大小有关。电荷库仑定律61、点电荷：当带电体之间的距离远大于带电、点电荷：当带电体之间的距离远大于带电体本身的尺度时，带电体的形状和大小对问题体本身的尺度时，带电体的形状和大小对问题的研究影响很小，此时可忽略带电体的形状和的研究影响很小，此时可忽略带电体的形状和大小，而将其视为一个带有全部电荷的点，称大小，而将其视为一个带有全部电荷的点，称为点电荷。为点电荷。 点电荷显然是一个理想模型。点电荷显然是一个理想模型。电荷库仑定律7库仑扭称

5、的结构图库仑扭称的结构图 库仑库仑库仑，法国工程师、库仑，法国工程师、物理学家物理学家，1736年年6月月14日出生于法国日出生于法国昂古莱姆昂古莱姆。1773年发表年发表有关有关材料强度材料强度的论文，所提出的计算物体上应力和应变分布情况的方法沿用到今，的论文，所提出的计算物体上应力和应变分布情况的方法沿用到今，是是结构工程结构工程的理论基础。的理论基础。1785年，库仑用自己发明的年，库仑用自己发明的扭秤扭秤建立了建立了静电学静电学中著名的中著名的库库仑定律仑定律。1806年年8月月23日，库仑因病在巴黎逝世，终年七十岁。日，库仑因病在巴黎逝世，终年七十岁。2、库仑定律、库仑定律电荷库仑定

6、律8122122112rerqqkf 真空中两个静止的点电荷之间的静电力，与它们真空中两个静止的点电荷之间的静电力，与它们所带电量的乘积成正比，与它们之间的距离的平方成所带电量的乘积成正比，与它们之间的距离的平方成反比，作用力沿着这两个点电荷的连线方向。反比，作用力沿着这两个点电荷的连线方向。2q1q12r12re2122112rqqkf电荷库仑定律9讨论讨论122122112rerqqkf(a)q1和和q2同号，则同号，则q1 q20, 和和 同向同向12f12re12f12re00001212qqqq斥力斥力电荷库仑定律10(b)q1和和q2异号，则异号，则q1 q20, 和和 反向反向1

7、2f12re122122112rerqqkf12f12re00001212qqqq引力引力电荷库仑定律112121201085.8mnc 为了是使后续导出的表达式中不含无理数为了是使后续导出的表达式中不含无理数4 ，形式上形式上更为简单，我们要对前面的式子进行有理化更为简单，我们要对前面的式子进行有理化处理，令处理，令041k 0称为真空中的电容率（介电常数）。称为真空中的电容率（介电常数）。122122101241rerqqf电荷库仑定律122q1q21r21re显然，显然，q1对对q2的作用力就可表示为：的作用力就可表示为：212212102141rerqqfrerqqf221041略去下

8、标，可将两点电荷之间的相互作用力统一表略去下标，可将两点电荷之间的相互作用力统一表示为：示为：注意：注意： 的方向是从施力电荷指向受力电荷的方向的方向是从施力电荷指向受力电荷的方向re电荷库仑定律13rerqqf221041注意：只适用于计算两个静止点电荷之间注意：只适用于计算两个静止点电荷之间的库仑相互作用力的库仑相互作用力电荷库仑定律14离散状态离散状态 niiff1riiiierqqf2041q2q1fq2ff静电力的叠加原理静电力的叠加原理 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。存在时作用于该电荷的静电力

9、的矢量和。电荷库仑定律15电荷连续分布电荷连续分布 fdfrerqdqfd204rdqq电荷库仑定律16思考题：思考题：根据库仑定律根据库仑定律 ，当当 ， ， 如何解释？如何解释？rerqqf2210410rf当当r0时，两带电体本身的尺度与带电体时，两带电体本身的尺度与带电体之间的距离就可以相比拟了，此时，该带之间的距离就可以相比拟了，此时，该带电体就不能直接视为点电荷了。电体就不能直接视为点电荷了。电荷库仑定律17例例9-1 氢原子中的电子和质子的距离为氢原子中的电子和质子的距离为5.3 10-11m，求此二粒子之间的静电力和万有引力各为多大？求此二粒子之间的静电力和万有引力各为多大？解解：已知电子和质子的电量均为ce19106 . 1电子的质量为kgme31101 . 9质子质量为kgmp27107 . 1nrefe821112219202102 . 8)103 . 5(1085. 814. 34)106 . 1 (4根据库仑定律，两粒子之间的库仑静电力为根据万有引力定律，两粒子之间的万有引力为nrmmgfpeg472112731112107 . 3)103 . 5(107 . 1101 . 9107 . 6可