上海交通大学：《大学物理教程》课程电子教案（课件讲稿）第11章 静电场 11.1 静电学基本问题

第11章静电场 6港】

第 11 章 静电场

电磁相互作用和电磁场 主要内容包括以下四大部分内容： 一、静电场及基本性质 二、稳恒电流的磁场及基本性质 三、电磁感应现象及规律 四、麦克斯韦电磁理论 冬强调电磁场的统一性

电磁相互作用和电磁场 主要内容包括以下四大部分内容： 一、静电场及基本性质 二、稳恒电流的磁场及基本性质 三、电磁感应现象及规律 四、麦克斯韦电磁理论 ™强调电磁场的统一性

静电场部分包括以下三大块内容： 第11章真空中的静电场 一静止电荷在真空中的场 第12章静电场中的导体 一静电场与导体的相互作用 第13章电介质 一静电场与介质的相互作用

第 11 章 真空中的静电场 真空中的静电场 —静止电荷在真空中的场 静止电荷在真空中的场 第 12 章 静电场中的导体 —静电场与导体的相互作用 静电场与导体的相互作用 第 13 章 电介质 —静电场与介质的相互作用 静电场与介质的相互作用 静电场部分包括以下三大块内容：

第11章静电场 §11.1静电学基本问题 §11.2电场电场强度 §11.3高斯定理及应用 §11.4环路定理与电势 §11.5电势与电场强度的关系 静电场部分习题果内容

第 11 章 静电场 §11.1 静电学基本问题 静电学基本问题 §11.2 电场 电场强度 §11.3 高斯定理及应用 高斯定理及应用 §11.4 环路定理与电势 环路定理与电势 §11.5 电势与电场强度的关系 电势与电场强度的关系 静电场部分习题课内容 静电场部分习题课内容

§11.1静电学基本问题 一、电荷 电荷是对带电物体（带电体）的简称，它是物 质间电相互作用的基本属性。 ·分两种：正、负电荷。 ·电量一描述物体带电多少的物理量。 单位：C（库仑)

§11.1 静电学基本问题 静电学基本问题 电荷是对带电物体（带电体）的简称，它是物 质间电相互作用的基本属性。 • 分两种：正、负电荷。 • 电量——描述物体带电多少的物理量。 单位：C（库仑）。 一、电荷

二、电荷守恒律 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。 讨论 const -e •电荷守恒定律是物理学 中普遍的基本定律。 ·电荷可以成对产生或湮 ⊕ 灭，保持代数和不变。 •电中性-物体带等量的正 负电荷。 •物质的原子构成与带电 ⊕ 原子的电中性、离子等

二、电荷守恒律 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。 ∑ = const. i i q •电荷守恒定律是物理学 中普遍的基本定律。 • 电中性-物体带等量的正 负电荷。 讨论 •物质的原子构成与带电 —原子的电中性、离子等。 •电荷可以成对产生或湮 灭，保持代数和不变。 ⊕ \ -e +e γ γ ⊕ \ -e +e γ γ

三、 电荷量子化 1913年，密立根进行液滴实验，证明了微小油滴带电 量的变化不连续，即为基本电荷量的整数倍。 =Ne 基本电荷量： 1.602×10-190 实验证明质子和电子电荷 在数值上相同，误差为： 10-20 e 讨论 ·夸克(Quak)理论可以说明电荷量子化！ 但是：不存在自由的夸克、且夸克本身的 量子化不可解释。 •当物体带电量较多时，如宏观带电体，电 量可以按连续量处理

1913年，密立根进行液滴实验，证明了微小油滴带电 量的变化不连续，即为基本电荷量的整数倍。 = NeQ 基本电荷量： C10602.1 −19 e ×= 实验证明质子和电子电荷 在数值上相同，误差为： 20 10− ≤ − e p eq 讨论 •夸克（Quark）理论可以说明电荷量子化！ •当物体带电量较多时，如宏观带电体，电 量可以按连续量处理。 但是：不存在自由的夸克、且夸克本身的 量子化不可解释。 三、电荷量子化

四、点电荷模型 当带电体的大小和形状可以忽略时， 可以看作为点电荷一与带电体电量相同。 2。P K<r (a) (b) 点电荷的实验基础： (1)质子的散射实验表明质子线度<1015m (2)CERN的电子对撞实验表明电子线度<10l8m 讨论 •对于有限分布带电体，可以看作 无限多（正负）点电荷的集合

四、点电荷模型 当带电体的大小和形状可以忽略时， 可以看作为点电荷—与带电体电量相同。 点电荷的实验基础： （1）质子的散射实验表明质子线度<10-15m （2）CERN的电子对撞实验表明电子线度<10-18m 讨论 l r . P l<<r (a) r . P (b) •对于有限分布带电体，可以看作 无限多（正负）点电荷的集合

五、库仑定律 1785年，库仑通过实验得到真空中两个静止 点电荷间的电相互作用力： 在真空中，两个静止点电荷间的相互作用电力的方向 沿着它们的连线；同号电荷相斥，异号电荷相吸；其 大小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。 可表示为： f=k9192 2

五、库仑定律 在真空中，两个静止点电荷间的相互作用电力的方向 沿着它们的连线；同号电荷相斥，异号电荷相吸；其 大小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。 1785年，库仑通过实验得到真空中两个静止 点电荷间的电相互作用力： 2 21 r qq 可表示为： = kf

矢量式： 91 92 f=k992e, =k f94 → 92 21 或：万1=k.914 r2 =-元2

)( 12 12 3 21 21 rr rr qq kf − − = r r e r qq kf r r 2 21 = q1 q2 r r e r 矢量式： r r qq k 3 21 = 或： 12 f r −= q1 q2 r21 O . r2 r1 21 f r 12 f r