高二物理竞赛物质的电结构库伦定律课件

第七章静止电荷的电场§7-1物质的电结构库仑定律一、电荷最初对电的认识：摩擦起电和雷电两种电荷（charge）：正电荷和负电荷电性力：同号相斥、异号相吸电荷量(electricquantity)：物体带电的多少。电现象的本质物体分子原子原子核电子-e质子+e中子二、电荷守恒定律在一个与外界没有电荷交换的系统内，无论进行怎样的物理过程，系统内正、负电荷量的代数和总是保持不变。

+-电子对湮灭+-电子对产生重原子核电荷为Q++电荷为Q电荷相对论不变性→＋放射性三、电荷的量子化密立根1913年，密立根进行液滴实验，证明了微小油滴所带电荷量的变化不连续，即为元电荷e的整数倍。

宏观带电体的带电量qe，准连续

夸克（Quark）模型夸克理论四、库仑定律“点电荷”模型条件：当带电体的大小和形状可以忽略时。.Plrl<<r(a).Pr(b)

1785年，法国库仑（C.A.Coulomb)适用于点电荷库仑真空介电常量0=8.8510-12C2·N-1·m-2

库仑定律：真空中两个静止点电荷相互作用力（静电力）的大小:方向：同号相斥，异号相吸。q1q2说明3.静电力叠加原理设有n个点电荷组成的点电荷系，点电荷受到其他点电荷作用的总静电力为1.适用于点电荷。2.距离平方反比关系，指数2的误差<10-16。例7-1

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。两个质子之间的静电力是斥力：可见，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。解：例7-2

在图中,三个点电荷所带的电荷量分别为q1=-86C,q2=50C,q3=65C。各电荷间的距离如图所示。求作用在q3上合力的大小和方向。解:选用如图所示的直角坐标系。q2q1q3F31F32F30.6m0.52m0.3mijx库仑定律电荷q2作用于电荷q3上的力

的大小为力

沿x轴和y轴的分量分别为按库仑定律可算得q1作用于电荷q3上的

的大小为库仑定律力

沿x轴和y轴的分量分别为根据静电力的叠加原理,作用于电荷q3上的合力为合力

的大小为库仑定律合力

与x轴的夹角为库仑定律一、静电场§7-2静电场电场强度后来:法拉第提出场的概念

早期：电磁理论是超距作用理论电荷周围存在着的一种特殊物质—电场。电场力

静电场：静止电荷所产生的电场。电场的两个重要性质：电荷在电场中要受到电场力的作用。电场力对电荷有做功的本领。产生电场2电场1作用产生作用二、电场强度试验电荷q0：（1）点电荷（2）电荷量足够小

电场中各处的力学性质不同。1.在电场的不同点上放同样的试验电荷q0；2.在电场的同一点上放不同的试验电荷。实验：电场强度（intensityofelectricfield）：

与q0无关。电场强度定义：单位：N·C-11、电场强度的大小为F/qo。2、场强的方向为正电荷在该处所受电场力的方向。3、

矢量场4、点电荷q在外场中受的电场力：称均匀电场或匀强电场。5、场强与检验电荷的大小无关说明三、电场强度的叠加原理场强叠加原理：点电荷系电场中某点的场强等于各点电荷单独存在时在该点场强的矢量和。FnF3F2F1FPqoqnq1q2q3四、场强的计算1.点电荷的电场强度q02.点电荷系的电场强度根据场强叠加原理：点电荷系的场强：EPr1r2r3rnqnq1q2q3例7-3

计算在电偶极子延长线和中垂线上任一点的电场强度。解：延长线上任一点:

y>>l中垂线上任一点:3.连续分布电荷的电场强度dq电荷元dq在P点的电场强度：带电体在P点的电场强度：线电荷：dq=dl面电荷：dq=dS体电荷：dq=dVPr注意矢量积分的处理大小aPxyO它在空间一点P产生的电场强度（P点到杆的垂直距离为a)解dqr由图上的几何关系

21例7-4长为L的均匀带电直杆，电荷线密度为求(1)a>>L

杆可以看成点电荷(2)无限长直导线aPxyOdqr21讨论圆环轴线上任一点P

的电场强度RP解dqOxr例7-5半径为R的均匀带电细圆环，带电量为q

求圆环上电荷分布关于x轴对称(1)当

x=0（即P点在圆环中心处）时，

(2)当

x>>R

时可以把带电圆环视为一个点电荷讨论RPdqOxr例7-6面密度为的圆板在轴线上任一点的电场强度解PrxOR讨论1.当xR>>2.当<<xR无限大均匀带电平面的场强，匀强电场可视为点电荷的电场五、电场线形象描述电场分布情况的有向曲线。1.曲线上每一点的切线方向表示该点电场强度的方向2.曲线的疏密表示该点处场强的大小。即：通过垂直单位面积的电场线条数，在数值上就等于该点处电场强度的大小1.几种常见的电场线：2.静电场中电场线的特点：3.电场线密集处电场强，电场线稀疏处电场弱。1.电场线起始于正电荷，终止于负电荷。2.电场线不闭合，不相交。注意:电场线并不是实际存在的,只是形象描述电场的几何方法。E通过电场中任一曲面的电场线条数。1.均匀电场中通过平面S的电场强度通量五、电场强度通量2、非均匀电场的电场强度通量的正、负取决于面元的法线方向与电场强度方向的关系如图所示：若面元法向相反：对闭合曲面的电通量：规定闭合曲面以外法线方向为正（1）当

<90°时：电场线穿出闭合曲面，对电场强度通量的贡献为正（2）当

>90°时：电场