6-1電荷和電場.ppt

1、一、電荷,1.電荷,摩擦起電和雷電：對電的最早認(rèn)識,兩種電荷：正電荷和負(fù)電荷,電性力：同號相斥、異號相吸,電量：物體帶電荷數(shù)量的多少,單位：庫侖 C,宏觀帶電體的帶電量qe，準(zhǔn)連續(xù)。,夸克模型,e=1.60210-19庫侖，為電子電量,2.電荷量子化,密立根,強(qiáng)子的夸克模型具有分?jǐn)?shù)電荷（ 或 電子電荷）但實(shí)驗(yàn)上尚未直接證明。,在自然界中，電荷總是以基本單元的整數(shù)倍出現(xiàn)，近代物理把電荷的這種不連續(xù)性稱為電荷的量子化。,3、電荷守恒定律,正負(fù)電荷的代數(shù)和在任何物理過程中始終保持不變，這一規(guī)律稱為電荷守恒定律。,（自然界的基本守恒定律之一）,二、庫侖定律,1785年，法國物理學(xué)家?guī)靵觯–.A.Cou

2、lomb)給出了真空中兩個點(diǎn)電荷間的相互作用,庫侖（C.A.Coulomb),庫侖扭稱,通過測量絲線扭轉(zhuǎn)角度確定q與Q之間作用力。,1.點(diǎn)電荷:電量集中在一個幾何點(diǎn),(2)可以簡化為點(diǎn)電荷的條件:,(1)點(diǎn)電荷是理想化的物理模型,(3)相對性:視研究問題而定,2.庫侖定律,在真空中，兩個靜止點(diǎn)電荷之間相互作用力與這兩個點(diǎn)電荷的電荷量的乘積成正比，而與這兩個點(diǎn)電荷之間的距離的平方成反比，作用力的方向沿著這兩個點(diǎn)電荷的連線，同號電荷相斥，異號電荷相吸。,庫侖定律說明：,同號電荷相互排斥異號電荷相互吸引,1.力的方向,2.兩個以上點(diǎn)電荷之間的相互作用,3.靜電力與萬有引力,在原子中，電子和質(zhì)子之間的

3、靜電力遠(yuǎn)比萬有引力大，由此，在處理電子和質(zhì)子之間的相互作用時，只需考慮靜電力，萬有引力可以略去不計(jì)。,1.電場,三、電場 電場強(qiáng)度,兩點(diǎn)電荷之間的相互作用力是相距一定距離而發(fā)生的，不同于通常物體間相接觸的相互作用力.這種超距離的相互作用靠什么傳遞呢?普遍的觀點(diǎn)認(rèn)為，第一個電荷在它周圍的空間產(chǎn)生電場，第二個電荷并沒有直接接觸第一個電荷，而是處在它的電場中并與該電場發(fā)生相互作用.,2.電場強(qiáng)度,單位,在電場中的某點(diǎn)，單位正電荷所受到的電場力為該點(diǎn)電場的電場強(qiáng)度，簡稱場強(qiáng).,電荷 在電場中受力,1.點(diǎn)電荷的電場強(qiáng)度,四、用庫侖定律計(jì)算場強(qiáng),由力的疊加原理得 所受合力,故 處總電場強(qiáng)度,2.點(diǎn)電荷系的

4、電場強(qiáng)度,例6-1 一點(diǎn)電荷 位于坐標(biāo)(-d,0)處，另一點(diǎn)電荷 位于(+d,0)處，如圖所示，計(jì)算點(diǎn)P(x,y)處 場強(qiáng)，設(shè)d=1m,x=y=2m.,解：,Q1和Q2的場強(qiáng)大小為,總場強(qiáng)在x、y軸上的分量,例6-2 如圖所示為由位于(0，a)的正電荷Q與位于(0，-a)的 負(fù)電荷-Q所組成的電偶極子，求其垂直平分線上距 O點(diǎn)r處點(diǎn)P的場強(qiáng).,解：,在x軸上任何一點(diǎn)，兩個電荷產(chǎn)生的場強(qiáng)有同樣的大小,由對稱性可知，E+與E-的x分量抵消了，只剩y分量,將電偶極子中一個電荷的電量Q與正負(fù)電荷之間距離d的乘積定義為電偶極矩，用符號P表示，d的方向由 -Q指向Q.則有,注意,3. 電荷連續(xù)分布情況,點(diǎn) 處電場強(qiáng)度,例6-3 一無限長帶電直線，電荷線密度為，求距該直線R處的 電場強(qiáng)度.,解：,選擇電荷元,產(chǎn)生的元場強(qiáng)的大小,由對稱性可知，場強(qiáng)的y分量抵消,例6-3 如圖所示為半徑a的均勻帶電圓環(huán)，總電量Q，求圓環(huán)軸 線上距圓心為x處點(diǎn)P的場強(qiáng).,解：,選擇電荷元,產(chǎn)生的元