大學(xué)物理下PPT電荷和靜電場(chǎng).ppt

《大學(xué)物理下PPT電荷和靜電場(chǎng).ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。

1、第十章電荷和靜電場(chǎng)1§10-3高斯定理§10-1電荷和庫(kù)侖定律第十章電荷和靜電場(chǎng)§10-2電場(chǎng)和電場(chǎng)強(qiáng)度§10-4電勢(shì)及其與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系§10-5靜電場(chǎng)中的金屬導(dǎo)體§10-6電容和電容器§10-7靜電場(chǎng)中的電解質(zhì)§10-8靜電場(chǎng)的能量2§10-1電荷的量子化及電荷守恒定律原子是電中性的?自然界中有兩種電荷：正電荷、負(fù)電荷。一、電荷(charge)電荷量子化是個(gè)實(shí)驗(yàn)規(guī)律實(shí)驗(yàn)證明微小粒子帶電量的變化是不連續(xù)的，它只能是元電荷e的整數(shù)倍,即粒子的電荷是量子化的：Q=ne;n=1,2,3,…1.電荷的種類3§10-

2、1電荷的量子化及電荷守恒定律2.電荷守恒一個(gè)與外界沒(méi)有電荷交換的孤立系統(tǒng)，無(wú)論發(fā)生什么變化，整個(gè)系統(tǒng)的電荷總量(正、負(fù)電荷的代數(shù)和)必定保持不變。這個(gè)結(jié)論稱為電荷守恒定律，它是物理學(xué)中具有普遍意義的定律之一，也是自然界普遍遵從的一個(gè)基本規(guī)律。它不僅適用于宏觀現(xiàn)象和過(guò)程，也適用于微觀現(xiàn)象和過(guò)程。4自然界中的微觀粒子有幾百種,其中帶電粒子所具有的電荷數(shù)均為+e或-e的整數(shù)倍。因此電荷量子化是普遍的量子化規(guī)律。現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明電荷量子化具有相當(dāng)高的精度。在近代物理中發(fā)現(xiàn)強(qiáng)子(如質(zhì)子、中子、介子等)是由夸克(quar

3、k)構(gòu)成的，夸克所帶電量為e的1/3或2/3。但是到目前為止還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)以自由狀態(tài)存在的夸克。電量的最小單元不排除會(huì)有新的結(jié)論，但是電量量子化的基本規(guī)律是不會(huì)變的。在相對(duì)論中物質(zhì)的質(zhì)量會(huì)隨其運(yùn)動(dòng)速率而變化，但是實(shí)驗(yàn)證明一切帶電體的電量不因其運(yùn)動(dòng)而改變，電荷是相對(duì)論性不變量?！?0-1電荷的量子化及電荷守恒定律53.電荷特點(diǎn)①電荷只有兩種，即正(+)電荷和負(fù)(－)電荷；②電荷是量子化的，任何物體所帶電荷的量不可能連續(xù)變化，只能一份一份地增加或減少，這種性質(zhì)稱為電荷的量子化。電荷的最小份額稱為基本電荷，常用e表示；

4、③微觀粒子所帶電荷普遍存在一種對(duì)稱性，即對(duì)于每一種帶正電荷的微觀粒子，無(wú)一例外地，必然存在與之相對(duì)應(yīng)的、帶等量負(fù)電荷的另一種微觀粒子；④遵從電荷守恒定律；⑤電荷是相對(duì)論性不變量，即粒子所帶電量與它的運(yùn)動(dòng)速率無(wú)關(guān)。§10-1電荷的量子化及電荷守恒定律6二、庫(kù)侖定律(Coulomblaw)在真空中兩個(gè)相對(duì)于觀察者靜止的點(diǎn)電荷之間的相互作用力的大小與它們所帶電量的乘積成正比，與它們之間距離的平方成反比,方向沿兩電荷的連線,同號(hào)相斥,異號(hào)相吸庫(kù)侖力滿足牛頓第三定律其中為q1指向q2的矢量設(shè)q2受到q1的作用力為F12

5、則：當(dāng)q2與q1異號(hào)時(shí),F12與r12方向相反§10-1電荷的量子化及電荷守恒定律7是國(guó)際單位制中的比例系數(shù)稱為真空電容率或真空介電常量。自然界存在四種力：強(qiáng)力、弱力、電磁力和萬(wàn)有引力,把10-－15m的尺度上兩個(gè)質(zhì)子間的強(qiáng)力的強(qiáng)度規(guī)定為1,其它各力的強(qiáng)度是：電磁力為10－2，弱力為10－9，萬(wàn)有引力為10－39。在原子、分子的構(gòu)成以及固體和液體的凝聚等方面，庫(kù)侖力都起著主要的作用?！?0-1電荷的量子化及電荷守恒定律只適用于描述兩個(gè)相對(duì)于觀察者為靜止的點(diǎn)電荷之間的相互作用8例1：三個(gè)點(diǎn)電荷q1=q2=2.0

6、×10-6C,Q=4.0×10-6C，求q1和q2對(duì)Q的作用力。q1q2Qyxor1r20.30.30.4θFxF1F2Fy§10-1電荷的量子化及電荷守恒定律9§10-1電荷的量子化及電荷守恒定律例2：兩個(gè)相同的小球質(zhì)量都是m，并帶有等量同號(hào)電荷q，各用長(zhǎng)為l的絲線懸掛于同一點(diǎn)。由于電荷的斥力作用，使小球處于圖示的位置。如果θ角很小，試兩個(gè)求小球的間距x為多少？例3：兩大小相同的球,質(zhì)量均為m,并帶相同的電荷q,一長(zhǎng)度為l的絲線懸掛,如圖所示,設(shè)θ較小,tgθ可以近似用sinθ表示,則平衡時(shí)兩球分開(kāi)的距離x

7、約等于(其中)10§10-1電荷的量子化及電荷守恒定律例4：兩個(gè)點(diǎn)電荷所帶電荷之和為Q，問(wèn)問(wèn)它們各帶電量為多少時(shí)，相互間的作用力最大？1、兩個(gè)同號(hào)電荷所帶電量之和為Q，問(wèn)它們各帶電量為多少時(shí)，其間相互作用力最大A、q1=Q/2;q2=Q/2B、q1=Q/4;q2=3Q/4C、q1=-Q/4;q2=5Q/4D、q1=-Q/2;q2=3Q/22、將某一點(diǎn)電荷Q分成兩部分，讓它們相距為1米，兩部分的電量分別為q1和q2，兩部分均看作點(diǎn)電荷，要使兩電荷之間的庫(kù)侖力最大，則q1和q2的關(guān)系是：A:q1=2q2B:2q1

8、=q2C:q1=q2D:q1q2思考11§10-1電荷的量子化及電荷守恒定律3、兩個(gè)帶有等量同號(hào)電荷，形狀相同的金屬小球A和B相互之間的作用力為f，它們之間的距離遠(yuǎn)大于小球本身的直徑?，F(xiàn)在用一個(gè)帶絕緣柄的原來(lái)不帶電的相同的金屬小球C去和小球A接觸，再和B接觸，然后移去，則球A球B之間的作用力變?yōu)?a)f/2(b)f/4(c)3f/8(d)f/1012§10-2電場(chǎng)和電場(chǎng)強(qiáng)度一、電場(chǎng)(electric