PDF《基本物理量》

基本物理量 ? 电荷:正负电荷;

电荷的量子化;

点电荷;

? 电场强度: ? 电势:电势梯度与场强 基本定律 电荷守恒定律;

库仑定律;

场强叠加原理;

高斯定律;

安培环路定理;

§ 7-1 电场、电荷 库仑定律 静电场:相对于观察者为静止的电荷所激发的电场

一、电荷 丝绸 ----- 玻璃棒 (+) 毛皮 ----- 硬橡胶棒 (-) 自然界只存在正、负两种电荷, 同号电荷互相排斥、异号电荷互相吸引.

摩擦起电 电荷: 一些经过摩擦的物体能吸引轻小之物, 就称这些物体为, ,,

带有电荷. 带电体 静电复印机是怎样工作的

3、起电: 通过某种作用,破坏了物体的电中性状态,使得该物体内 电子不足(或者过多)而呈带电状态.

1、电荷守恒定律: 物体通过任何方式带电,正负电荷总是同时出现的,而且 两种电荷的量值一定相等. 电荷守恒定律和波函数相位对称性相关. 一个孤立体系中电荷总量(正、负电荷的代数和)总保持不变.

2、电中和: 系统内正、负电荷量正好相等,对外作用完全抵 消的状态.(如电中性原子)

二、电荷的量子化

1、量子化:只能取分立的不连续量值的性质,这是微观世界的一个基本概念.

2、电荷的量子化:电荷的量值有一个基本单元,即一个质子或一个电 子所带电量的绝对值e,任何物体所带电量,只能是这个基本电荷e的整数 倍. e = 1.6021892 x 10-19 库仑 ( 库) (C)

三、库仑定律-- 点电荷间的互作用规律

1、点电荷模型: 用以描述线度(大小)与所研究的空间尺度相比小到可以忽略不计的带电体.

2、库仑定律:在真空中,两个静止的点电荷q1及q2之间的相互作用力大 小与q1和q2的乘积成正比,与两者间距离的平方成反比;

作用力的方向沿着 两者的连线,同号电荷相斥,异号电荷相吸. 注意q1, q2有正负号,它们共同决定了 F的最终方向.

12 F 未考虑:延迟、速度相关?低速、静电、尺度>10-15m 库仑定律12

1 2 r r r ? ? ? ? ?

2 r ? q1 q2 O

1 r ?

1 2

12 12

2 0

12 12

1 ( )

4 q q r F r r ?? ? ?? ? ??? 其中

9 2

2 0

1 8.988

10 4 N m C ?? ? ? ? ? ?

1 2

12 2

0 12

1 4 q q r r ?? ? ? q2对q1的电场力为

4、电场力的叠加原理: 当空间有两个以上点电荷时,作用在某一点电荷上的总静 电力等于其它各点电荷单独存在时对该点电荷所施静电力 的矢量和. -- + +

1 q

2 q

3 q

3 F ?

2 F ? A +

0 q F ?? 合力

1 F ?

1 2 n F F F F ? ? ? ? ?? ? ? ? ? 合力 § 7-2 电场 电场强度

一、电场 --电力传递的媒质 模型:电荷周围存在着一种特殊物质,称为电场.任何电 荷都在其周围空间激发电场,而电场的基本特征是对处在 其中的任何电荷都有作用力. 电荷A 电场 电荷B 近代物理证明:电场也是一种具有能量、质量、动量的物质.

二、电场强度 --定量描述电场,表征电场对处于其中的电荷作用力的大小. 定义:电场中某点的电场强度为一个矢量, 大小等于单位正电荷在该点所受电场力的大小, 方向为实验正电荷在该点所受力的方向.

0 F E q ? ? ? 试探电荷的条件: A、 电量q0足够小--不影响原电场(场源中电荷的分布);

B、 q0 的几何尺寸足够小--点电荷--能反映空间各点的性质. ? ?

0 / F E q ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 牛顿 单位: 伏特 米 库仑 电场强度是随位置而变的矢量场

三、电场强度的计算与叠加原理 1)点电荷的场强 r r r ? ? ?

0 2

0 ?

4 a Qq F r r ?? ? ?

0 q 在A点引入实验电荷 受力 a F ? 由场强的定义:

0 a a F E q ? ? ? a E ? a F ? +

0 q Q + r ?

3 0

4 a Q E r r ?? ? ? ? 或:

2 0 ?

4 Q r r ?? ? a F ? +

0 q - Q r ? a E ? 与 方向一致;

? Q>0, a E ? r ? E ? ? 仅决定于场源电荷Q及场点的位矢, r ? 是描述电场的位置点函数. 与 方向相反;

a E ? r ? Q