高二物理竞赛课件：物质的电结构 库仑定律

1第七章静止电荷的电场§7-1物质的电结构库仑定律莱顿瓶2第七章静止电荷的电场7.1物质的电结构库仑定律7.2静电场电场强度7.3静电场的高斯定理7.4静电场的环路定理电势7.5电场强度与电势梯度的关系7.6静电场中的导体7.7电容器的电容7.8静电场中的电介质7.9有电介质时的高斯定理电位移7.10静电场的能量(静电的基本现象和基本规律)电荷电荷守恒定律电荷的量子化库仑定律电磁学：研究电荷和电流产生电场和磁场的规律，

电场和磁场的相互联系，电磁场对电荷和电流的作用，电磁场对实物的作用及所引起的各种效应等。主要任务：研究静电场的分布规律。3电荷物质的基本属性。如，质量玻璃棒用丝绸摩擦后，能吸引轻小物体，玻璃棒带电了，

或有电荷。带电体。摩擦(生热)起电。自然界中只有两种电荷（正、负）：

同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。电量：物体所带电荷数量的多少。电荷量与运动无关。测量：验电器、静电计静电感应。4电荷守恒定律在一个和外界没有电荷交换的系统内，

正负电荷的代数和在任何物理过程中保持不变。正负电荷总是同时出现，量值相等。电荷既不能被创造，也不能被消灭，

它们只能从一个物体移到另一个物体，

或从一个物体的一部分移到另一部分。在任何物理过程中，电荷的代数和是守恒的。物理学中普遍的基本定律。5物质的电结构电荷是量子化的（微观世界）e=1.60210-19库仑(C)，n=±1、±2、±3…注：在宏观电磁现象中电荷的不连续性表现不出来。量子化：某物理量的值不是连续可取值而只能取一些分立值自然界物体所带电荷：q=ne物质内部固有地存在着电子和质子这两类基本电荷

正是各种物体带电过程的内在依据。如摩擦起电。6导体、绝缘体、半导体导体：电荷能从一个地方迅速转移或传导到其它部分的物体。如：金属、石墨、人体、电解液（酸碱盐溶液）…绝缘体：电荷几乎只能停留在产生的地方的物体。

如：玻璃、橡胶、丝绸、琥珀、松香、油类…半导体：在一定条件下，物体转移或传导电荷的能力将发生变化，对温度、光照、杂质、压力、电磁场等十分敏感。一切导体所以导电，因为其内部都存在可以自由移动的电荷：自由电荷。而绝缘体中，绝大部分电荷只能在一个原子或分子的范围内作微小的位移：束缚电荷。故导电性差。7库仑定律(1)点电荷——理想模型忽略物体形状及电荷的分布，看成具有电荷的几何点(2)库仑定律（1785年，库仑通过扭称实验得到）

q1q2电荷q1对电荷q2的作用力q1q2电荷q1指向电荷q2的单位矢量1736-1806有理化真空介电常数：法国陆军上校8库仑扭秤A、B两个小球带电受力1库仑：1秒内通过导线横截面的电量。1库仑=1安培·秒9库仑定律：讨论2)

库仑定律只适用两个静止点电荷。同号,排斥力q1、q2q1、q2异号,吸引力3)

若q1、q2在介质中，介电常数=ro；空气中：o

4)基本实验规律。在宏观、微观领域都适用。1)遵从牛顿第三定律2112-FFrr=问题：根据库仑定律，当r趋近0时，力趋近于无穷大?q1=1C，q2=1C，r=1m，求F=?10电场力叠加原理实验证明：多个点电荷存在时，任意一个点电荷受的静电力等于其它各个点电荷对它的作用力的矢量和。q1qoq2q3qn原则上，库仑定律和叠加原理可以求解静电学中的全部问题。思考题一个金属球带上正电荷后，质量如何变化？11

12例7-1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，电子在以质子为中心，半径ｒ＝0.529×10-10ｍ的球面附近出现的概率最大.试计算在基态下,氢原子内电子和质子之间的静电力和万有引力,并比较两者的大小.引力常数为G=6.67×10-11N﹒m2/kg2．

解:

按库仑定律计算，电子和质子之间的静电力万有引力：数据参见：表7-1，P245宇宙年龄：1010年128位的IPv6地址数量可达3.4x

1038研究电子、质子相互作用时，常忽略万有引力。13例题7-2

解：库仑定律设原子核中的两个质子相距4.0×10-15m，求此两个质子之间的静电力.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_____核力的缘故.

原子核的结合力远大于原