福州大学：《大学物理》课程教学资源（PPT课件讲稿，电磁场、热学）01 电荷库仑定律

电荷库仑定律

1 电荷 库仑定律

电荷 电荷是一种物质属性。 电荷有两类,正电荷、负电荷。 电荷性质:同性相斥、异性相吸。 1起电方法 1摩擦起电2感应起电3原子核反应 电量:物体所带电荷数量的多少。单位:库仑。 2电荷守恒定律 表述:在一个与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。 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

2 电荷是一种物质属性。 电荷性质：同性相斥、异性相吸。 一、电荷 电荷有两类，正电荷、负电荷。 2.电荷守恒定律 表述： 在一个与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。 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。 1.摩擦起电 1.起电方法 2.感应起电 3.原子核反应 电量：物体所带电荷数量的多少。 单位：库仑

3电荷的量子化 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。 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。 1986年的推荐值为:e=1.60217733×1019库仑(C) 4电荷相对论不变性 在不同的参照系内观察,同一个带电粒子的电量 不变。电荷的这一性质叫做电荷的相对论不变性。 物体所带的电量与物体的运动状态无关

3 3.电荷的量子化 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。 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。 1986年的推荐值为：e =1.60217733×10-19库仑(C) 4.电荷相对论不变性 在不同的参照系内观察，同一个带电粒子的电量 不变。电荷的这一性质叫做电荷的相对论不变性。 物体所带的电量与物体的运动状态无关

、库仑定律 1785年库仑总结出两个点电荷 之间的作用规律 点电荷:只有电量而无几何形状与大小的带电体。 条件:带电体本身的线度01212同向;qq2<0F12写12反向

4 表述：在真空中两个静止点电荷之间的作用力（静电 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 ；此静电力的方向沿着它们的联线，同号 电荷相斥，异号电荷相吸。 12 r  q1 q2 r r q q F k   3 1 2 = 9 2 2 8.99 10 N m C − k =    库仑定律的数学表达式： 式中： r  的方向：从施力者指向受力者。 q1 对q2的作用力 1 2 1 2 2 er1 2， r q q F k   = q1q2 > 0, F12 与 同向；  r12 e  q1q2 < 0, F12 与 反向；  r12 e  二、库仑定律 点电荷：只有电量而无几何形状与大小的带电体。 1785年库仑总结出两个点电荷 之间的作用规律。 条件：带电体本身的线度<<到其它带电体的距离。 er ， r q q k  2 1 2 =

在国际单位制中,K常写成:hs、1 4兀E0 En=8.85×10C2.N-1.m2称为真空中的介电常数或电容率。 库仑定律:F 1 9192> 4n60r 例:经典的氢原子中电子绕核旋转,质子质量Mn= 1.67×1027kg,电子质量m=9.11×1031kg,求电子 与质子间的库仑力F与万有引力F之比 1q1q2 e 解:库仑力大小F476074xen2 万有引力大小1=Cm=Cmm2 F e 39 91 4TCOGm m 2.26×10

5 在国际单位制中，K常写成： r e r q q F   2 1 2 4 0 1   = 4 0 1   k = 1 2 2 1 2 0 8.85 10 C N m − − −  =    称为真空中的介电常数或电容率。 库仑定律： 例：经典的氢原子中电子绕核旋转，质子质量 Mp = 1.6710-27 kg , 电子质量 me= 9.1110-31 kg , 求电子 与质子间的库仑力Fe与万有引力F引之比。 解：库仑力大小 2 1 2 4 0 1 r q q Fe  = 2 2 4 0 1 r e  = 万有引力大小 2 1 2 r m m F引 = G 2 r m m G p e = p e e m m e F G F 2 4 0 1  = 引 39 = 2.2610