西安石油大学理学院：《大学物理I University Physics I》课程资源（PPT教学课件）第三部分 电磁学 第10章 静电场

1电是什么？ 电是物质的基本属性之一。 2如何知道电的存在？ 实验中发现，有一种物质之间的相互作用规律与其它 相互作用规律不一样，因此需要单独研究，我们说：这就 是电的现象。 3电磁学研究什么？ 实验中发现，与电有关的力有两种：电力与磁力。 电磁学的核心：研究电与磁的相互作用规律。 4电磁学的基本观点？ 场的观点，认为场是传播相互作用的媒介

1 电是什么？ 2 如何知道电的存在？ 3 电磁学研究什么？ 4 电磁学的基本观点？ 电是物质的基本属性之一。 实验中发现，有一种物质之间的相互作用规律与其它 相互作用规律不一样，因此需要单独研究，我们说：这就 是电的现象。 实验中发现，与电有关的力有两种：电力与磁力。 电磁学的核心：研究电与磁的相互作用规律。 场的观点，认为场是传播相互作用的媒介

电磁学内容 第10章静电场 第11章恒定电流的磁场 第12章电磁感应与电磁场

电磁学内容 第 10 章 静电场 第11章 恒定电流的磁场 第12章 电磁感应与电磁场

第九章静电场 各带电体相对于观察者静止。 即与时间无关的电的现象

第九章 静电场 各带电体相对于观察者静止。 即与时间无关的电的现象

第1节电荷库仑定理 一、电荷 1.什么是电荷？ 电荷是物质的基本属性！电荷→只有两种 2.电荷遵从守恒定律 在一个和外界没有电荷交换的系统内，正负 电荷的代数和在任何物理过程中保持不变。即 ∑4：=C 电荷守恒定律适用于一切宏观和微观过程 (例如核反应和基本粒子过程)，是物理学中普 遍的基本定律之一

一、电荷 1.什么是电荷？ 电荷是物质的基本属性! 电荷 只有两种 第1节 电荷 库仑定理 2.电荷遵从守恒定律 在一个和外界没有电荷交换的系统内,正负 电荷的代数和在任何物理过程中保持不变。即  q i  C 电荷守恒定律适用于一切宏观和微观过程 ( 例如核反应和基本粒子过程 ), 是物理学中普 遍的基本定律之一

3.电量是相对论不变量 在不同参照系内观察， 同一个带电粒子的电量不 电子加速到0=0.9999999997& 变，这一性质叫做电荷的相 对论不变性 m=4.0825×104mo 但是电子的电量=e=1.602×1019C保持不变 4.电荷是量子化的 1906~1917年，密立根用液滴法测定了电子电荷，证明微 小粒子带电量的变化是不连续的，它只能是元电荷e的 整数倍，即粒子的电荷是量子化的： q=nen=士1，士2，±3.电荷量子 1986年的推荐值为e=1.60217733×10-19库仑 迄今所知，电子是自然界中存在的最小负电荷，质 子是最小的正电荷。 注：在宏观电磁现象中电荷的不连续性表现不出来

在不同参照系内观察, 同一个带电粒子的电量不 变,这一性质叫做电荷的相 对论不变性 3.电量是相对论不变量 电子加速到 0.9999999997 m = 4.0825×10 4m0 但是电子的电量 q= e = 1.60210 -19C 保持不变 4.电荷是量子化的 e = 1.60217733×10 -19库仑 注: 在宏观电磁现象中电荷的不连续性表现不出来 q = ne n= ±1,±2,±3… 电荷量子 1906～1917年,密立根用液滴法测定了电子电荷,证明微 小粒子带电量的变化是不连续的,它只能是元电荷 e 的 整数倍, 即粒子的电荷是量子化的: 1986年的推荐值为 迄今所知,电子是自然界中存在的最小负电荷,质 子是最小的正电荷

二、电相互作用 理想模型 1.库仑定律 (1785年，库仑通过扭称实验得到) 在真空中两个静点电荷1，q2之间的作用 力与它们的电量的乘积成正比，与它们之间距离 的平方成反比 F=k12, r2 42受力 国际单位制中： k=,1=8.988×109Nm2/C /n单位矢量 4πE0 施力 en=8.85×10-12C2Nm2 真空中的介电常量

1.库仑定律 （1785年，库仑通过扭称实验得到） 1 2 2 r q q F k e r    二、电相互作用 理想模型 在真空中两个静止点电荷q1 , q2之间的作用 力与它们的电量的乘积成正比,与它们之间距离 的平方成反比 q1施力 q2受力 F  r r e  9 2 2 单位矢量 0 1 8.988 10 Nm /C 4 k     12 2 2 0   8.8510  C /Nm 真空中的介电常量 国际单位制中：

兼 q192 4πr2 1°遵从牛顿第三定律方2=-F1 2°库仑定律只适用两个 '92 静止点电荷 F 12 91、42同号，排斥力 FIF 92 41、42异号，吸引力FF 91 3°若q1、q2在介质中，介电常数E=E,: 空气中：E≈ 4°基本实验规律 在宏观，微观领域都适用！

2°库仑定律只适用两个 静止点电荷 同号, 排斥力 F r   || q1、q2 q1、q2 异号, 吸引力 F r    3°若q1、q2在介质中, 介电常数  = r0； 空气中 ：  0 注： 1 2 2 0 4 r q q F e  r    4°基本实验规律 在宏观，微观领域都适用！ q1 r q2  F12  F21  q1 q2 r  F21  F12  F12  F21   1°遵从牛顿第三定律

2.电力叠加原理 实验表明：库仑力满足线性叠加原理，即不因第三 者的存在而改变两者之间的相互作用。 当多个点电荷存在时，任意一个点电荷受的 静电力等于其它各个点电荷单独存在时对它的作 用力的矢量和。 即有 F=F+F2++…+Fn 承-宫店，婴 3 014

2.电力叠加原理 当多个点电荷存在时，任意一个点电荷受的 静电力等于其它各个点电荷单独存在时对它的作 用力的矢量和。 F F F F Fn        1  2  3   qn 即有 实验表明: 库仑力满足线性叠加原理, 即不因第三 者的存在而改变两者之间的相互作用。 o 2 1 1 0 1 4 n n i i i i i i q q F F e  r          1 q 4 q 3 q 2 q o q 1r 4r 3r 2r

第2节 电场、电场强度 一、电场 近代物理学证明 电荷之间的相互作用力是通过电场传递 的。电荷在周围空间激发电场，引入该电场 的任何带电体，都会受到电场的作用力。 电荷41 电场 电荷42 21 电场是物质存在的一种形态，也具有动量、 质量、能量

一、电场 近代物理学证明 电荷q1 电场 F12 F21 电荷q2 第2节 电场、电场强度 电荷之间的相互作用力是通过电场传递 的。电荷在周围空间激发电场, 引入该电场 的任何带电体, 都会受到电场的作用力。 电场是物质存在的一种形态,也具有动量、 质量、能量

电场的物质性 1°对放入其内的任何电荷都有作用力 了厂对导体产生静电感应现家 对电介质产生极化现象 2°电场力对移动电荷作功 静电场具有能量 3变化的电场以光速在空间传播，表明电场具 有质量和动量。 E=mC2 P=mC 静电场：相对观察者静止的电荷激发的电场 是电磁场的一种特殊形式 特点：静电场与电荷相伴而生

电场的物质性 相对观察者静止的电荷激发的电场 特点： 静电场与电荷相伴而生 ——是电磁场的一种特殊形式 静电场： 1º 对放入其内的任何电荷都有作用力 2º 电场力对移动电荷作功 ——静电场具有能量 3º 变化的电场以光速在空间传播, 表明电场具 有质量和动量。 对导体产生静电感应现象 对电介质产生极化现象 2 E  mC P  mC