大學(xué)物理電荷和庫侖定律.ppt

11. 1-2 電荷和庫侖定律,B.Franklin ( 1706-1790 ),一、電荷 電荷守恒定律,富蘭克林于1747年發(fā)現(xiàn)了電，并命名為正電和負(fù)電。,當(dāng)物體失去電子的時(shí)候往往帶正電；而得到電子時(shí)往往帶負(fù)電。,所有的電荷都是等價(jià)的，是代數(shù)可加的。,同種電荷相斥，異種電荷相吸。,自然界常見的物體中大多是電中性的。,所有的電荷都是等價(jià)的，是代數(shù)可加的。,同種電荷相斥，異種電荷相吸。,自然界常見的物體中大多是電中性的。,密立根油滴實(shí)驗(yàn),密立根油滴實(shí)驗(yàn),密立根 美國實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家。主要從事原子物理、光譜學(xué)及宇宙線物理方面的研究。1906年提出用液滴法測定單個(gè)電子的電荷，證明了電荷的量子化特性。1914年在紫外區(qū)和可見光區(qū)驗(yàn)證了愛因斯坦光電方程，并確定了普朗克常數(shù)。于1923年獲諾貝爾物理學(xué)獎。,R. A. Millikan 1868 - 1953,基本電荷：e = 1.6021773310-19C,電荷為一些不連續(xù)的值，即有量子化特性。,現(xiàn)代物理中的夸克模型(quark model):,“I have discarded one uncertain and unduplicated observation apparently upon a singly charge drop, which gave a value of the charge on the drop some 30 per cent lower than the final value of e .”,密立根在1910年發(fā)表的一篇論文中寫道：,但到目前為止，分?jǐn)?shù)電荷(fractional charge)仍是個(gè)懸而未決的命題。 即使存在，電荷仍然是量子化的。,二、電荷守恒定律,點(diǎn)電荷：當(dāng)帶電體本身的限度遠(yuǎn)小于所研究的問題中 所涉及的距離時(shí)，該帶電體可看作點(diǎn)電荷。,對于一系統(tǒng)，若無任何凈余電荷出入其邊界，則其電荷總量保持不變 !,三、點(diǎn)電荷模型,四、庫侖定律,兩個(gè)點(diǎn)電荷間的作用力：,為 的單位矢量。,( ),四、庫侖定律,兩個(gè)點(diǎn)電荷間的作用力：,為 的單位矢量。,( ),庫侖定律的反比關(guān)系。,設(shè)：,現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)表明：,設(shè)：,現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)表明：,例 在氫原子玻爾模型( Bohr model )中，電子和質(zhì)子的平均距離是0.53，試分別估算庫侖力和萬有引力。,解,庫侖引力：,萬有引力：,例 在氫原子玻爾模型( Bohr model )中，電子和質(zhì)子的平均距離是0.53，試分別估算庫侖力和萬有引力。,解,庫侖引力：,萬有引力：,，庫侖力占絕對優(yōu)勢，萬有引力可忽略。,，庫侖力占絕對優(yōu)勢，萬有引力可忽略。,原子核質(zhì)量數(shù) A質(zhì)子數(shù)Z中子數(shù)N,既然相互排斥，那么若干個(gè)質(zhì)子為什么又能擠在狹小的原子核內(nèi)以形成穩(wěn)定的原子核呢？,核力或強(qiáng)相互作用：,原子核質(zhì)量數(shù) A質(zhì)子數(shù)Z中子數(shù)N,既然相互排斥，那么若干個(gè)質(zhì)子為什么又能擠在狹小的原子核內(nèi)以形成穩(wěn)定的原子核呢？,核力或強(qiáng)相互作用：, 作用在一對核子(中子或質(zhì)子)之間；, 力程甚短，僅在最鄰近的核子間；, 隨著質(zhì)量數(shù)A的增加而趨于飽和。,核力仍是一個(gè)尚在研究之中的課題。, 力程甚短，僅在最鄰近的核子間；, 隨著質(zhì)量數(shù)A的增加而趨于飽和。,核力仍是一個(gè)尚在研究之中的課題。,電荷的量子化特性,基本電荷：e = 1.602177331