高二物理竞赛电荷库仑定律与叠加原理课件

1第1章静止电荷的电场电磁学静电场

相对于观察者为静止的电荷所激发的电场为静电场

1、静电场的基本特性；

2、引入描述电场的的基本物理量——电场强度和电势；

3、在库仑定律和场强叠加原理的基础上建立高斯定理和场强环路定理；

4、讨论电场强度和电势之间的关系。31.1电荷密立根（R.A.Millikan）带电油滴实验（19061917,1923年诺贝尔物理奖）2、电荷是量子化(quantization)的基本电荷e=1.60217733(49)10-19C1、电荷只有正、负两种电磁现象归因于电荷及其运动宏观电磁学—电荷值连续电子（质子）是自然界带有最小电荷量的粒子。任何带电体或微观粒子所带的电荷量都是电子（质子）电荷量的整数倍。43、电荷守恒：在宏观和微观上,电荷总量守恒。4、有电荷就有质量

静质量为零的粒子，例如光子，只能是电中性的。点电荷：

——理想模型,

若带电体的线度<<带电体间的距离，则带电体可看成点电荷。

表述1：在任一物理过程中，电荷既不能产生，也不能消灭，只能从一个物体转移到另一物体，或从物体的一部分转移到另一部分。表述2：在一个与外界无电荷交换的系统内进行的任何物理过程中，电荷的代数和保持不变。三条实验规律电荷守恒定律库仑定律电场力的叠加原理61/40=8.9880109N·m2/C2

9109N·m2/C2

0—真空介电常数

(Permittivityofvacuum)

0=8.8510-12C2/N·m21.2库仑定律与叠加原理

惯性系，真空中的两静止点电荷间的作用力为q2q1一、库仑定律适用条件：

(1)点电荷(2)真空—没有电介质

(3)电荷静止

7平方反比规律(与万有引力定律类似)如果指数严格等于2，则光子静质量为零。光子静质量上限为10-48kg.实验结果8【例】比较氢原子中的质子和电子间的库仑力和万有引力。9库仑力>>引力：强力>>电磁力>>弱力>>引力

原子核中的核子（质子、中子）靠强力吸引，库仑排斥很弱。宏观物体靠分子、原子间的库仑力维系。10二、电力的叠加原理

实验表明：两个点电荷之间的作用力并不因第三个点电荷的存在而改变。在电磁场的量子效应中，经典叠加原理不成立。

两个以上的点电荷对一个点电荷的作用力，等于各个点电荷单独存在时对该点电荷作用力的矢量和库仑定律和静电力的叠加原理，原则上可以解决静电学的全部问题。在Ox轴的原点O处有一固定的、电量为Q（Q＞0）的点电荷，在x＝－l处有一固定的、电量为－2Q的点电荷。今有一正试验电荷q0放在x轴上x＞0的位置。并设斥力为正，吸引力为负。（1）当q0的位置限制在Ox轴上变化时，求q0的受力平衡位置，并讨论平衡的稳定性；（2）试定性地画出试验电荷q0所受的合力F与q在Ox轴上的位置x的关系图线。作业：在正方形的四个顶点分别有电量为Q的固定点电荷，在正方形对角线交点上放置一个质量为m、电量为q的自由点电荷。将q沿某一对角线移动一个很小的距离，证明q将作简谐振动,并求振动周期。13场的观点

Maxwell电磁理论静止电荷间的作用也可认为是“超距作用”场的观点：电荷之间的相互作用是通过电场传递的，或者说电荷周围存在电场。变化的电磁场以光速传播：场具有动量、质量移动带电体，电场力作功：场具有能量电场中的带电体，受电场的作用力。电场物质性的表现14静静动动源电荷qq电荷间的作用力与电场的关系15

静电场

—在相对场源电荷静止的参考系中观测到的电场。