文档介绍：第5章静电学( Electrostatics)
相对于观察者为静止的电荷所激发的电场,称为静电场. `
§5. 1 电荷库仑定律( Coulomb’s Law)
一、电荷、电荷守恒定律
1. 两种电荷Two kinds of electric charges
摩擦起电:物体摩擦后具有能吸引小物体的性质就说它带了电, 或者说有了电荷. 带电的物体叫做带电体, 使物体带电叫做起电.
实验证明: 物体所带电荷有两种,而且自然界也只存在这两种电荷. 电荷之间有相互作用. 同号电荷相互排斥, 异号电荷相互吸引, 这种相互作用力称为电性力. 这两种电荷称为正电荷、负电荷
近代科学实践证明,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. 电荷量子化Electric charge quantization
1906~1917年,密立根( )
用液滴法测定了电子电荷
2. 电荷守恒定律Conservation of electric charge
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。
表述:
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 =×10-19库仑(C)
库仑是电量的国际单位。
4. 电荷的相对论不变性:
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。
二、库仑定律静电力的叠加原理
Coulomb’s Law, Superposition Principle of Electrostatic Forces
法国工程师、物理学家。1736年6月14 日生于法国昂古莱姆。1806年8月23日在巴黎逝世。
        1773年发表有关材料强度的论文,所提出的计算物体上应力和应变分布情况的方法沿用到现在,是结构工程的理论基础。1777年开始研究静电和磁力问题。当时法国科学院悬赏征求改良航海指南针中的磁针问题。库仑认为磁针支架在轴上,必然会带来摩擦,提出用细头发丝或丝线悬挂磁针。研究中发现线扭转时的扭力和针转过的角度成比例关系,从而可利用这种装置测出静电力和磁力的大小,这导致他发明扭秤。1779年对摩擦力进行分析,提出有关润滑剂的科学理论。还设计出水下作业法,类似现代的沉箱。1785~1789年,用扭秤测量静电力和磁力,导出著名的库仑定律。
表述:
在真空中两个静止点电荷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。
式中k 是比例系数,
q1 ,q2分别是两个点电荷的电量
表示单位矢量
库仑力满足牛顿第三定律
库仑定律公式中的比例系数k的数值和单位,取决于式中各量所采用的单位,在国际单位制(SI)中,电量的单位是库仑,距离的单位是米,力的单位是牛顿,根据实验测得:
称为真空电容率或真空介电常量。
因此,库仑定律的表达式也可写作:
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。
这个结论叫做静电力的叠加原理
当几个点电荷同时存在时,某一点电荷所受的静电力,等于各个点电荷单独存在时该点电荷所受的静电力的矢量和.
表达式为:
§ 电场和电场强度Electric Field and Electric Field Intensity
历史上的两种错误观点:
近距作用:通过“以态”传递。
超距作用:不需要媒质,不需要时间。
近代物理学的发展证明:通过“场”进行作用。
电荷电场电荷
一、电场的物质性:
1. 电荷之间的相互作用是通过电场传递的,或者说电荷周围存在有电场,引入该电场的任何带电体,都受到电场的作用力。
2. 场的物质性体现在:
a. 给电场中的带电体施以力的作用。
b. 当带电体在电场中移动时,电场力作功. 表明电场具有能量。
c. 变化的电场以光速在空间传播,表明电场具有动量。
3. 电场与实物之间的不同在于它具有叠加性。
(同类实物具有可加性)
二、电场强度(electric field intensity)
为了定量地研究电场, 需要引入描述电场的基本物理量----电场强度矢量.
静电场的一个基本特性是它对引入电场的任何电荷有力的作用. 因此, 我们利用电场的这一特性, 从中找出能反映电场性质的某个物理量来.
检验电荷: 本身携带电荷足够小;占据空间也足够小,放在电场中不会对原有电场有显著的影响。
为此我们引入一检验电荷
单位正电荷在电场中
某点所受到的力