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第七章 静 电 学 武秀荣编 山西农业大学物理系 §7-1 电荷 库仑定律 对于一个系统，如果没有净电荷出入其边界，则系统正负电荷的代数和保持不变。 * 1．了解电荷、电量、电荷守恒定律及其量子化概念。 2．掌握电场强度的概念及叠加原理，并能计算典型带电体（点电荷组、一段带电直线、带电圆环、带电圆盘）形成的电场分布。 3．理解静电场的高斯定理和环路定理的意义，并能应用高斯定理计算电荷呈简单对称分布（球对称、轴对称、面对称）情况下的电场强度。 4．掌握电势、电势能的概念及叠加原理，能计算典型带电体形成的电势分布（从点电荷的电势出发；从已知的电场强度分布出发）。 5．理解电场强度和电势梯度的关系，并能从电势出发计算电场强度。 基本要求 第七章 静 电 学 一、 电荷 摩擦起电和雷电，物体具有吸引轻物体的能力，就称它为带电体，并说他带有电荷 电性力：同号相斥、异号相吸 电荷量：物体带电的多少 第七章 静 电 学 研究内容： 静电场 最后讨论E与U的微分关系 从电荷在电场中受力 电场强度E 高斯定理 从电荷运动时电场力做功 电势U 环流定理 1、电荷 两种电荷：正电荷和负电荷 如： 2、电荷守恒定律 宏观带电体的带电量q??e，准连续 夸克模型 e=1.602?10-19库仑，为电子电量 3. 电荷量子化 点电荷： 可以简化为点电荷的条件: d r Q 1 d 观察点 P r 库仑 q1 q2 r12 二、库仑定律 库仑定律：真空中，两个静止点电荷间相互作用力与其电荷量q1和q2的乘积成正比，而与这两点电荷之间的距离r12（或r21）的平方成反比，作用力的方向沿两个点电荷的连线，同号相斥，异号相吸。 （1）1785年，法国库仑（C.A.Coulomb) （2）适用于点电荷， （3）叠加性 q0 q1 q2 r02 F2 r01 F1 F 说明： ?0=8.85?10-12C2·m-2 · N-1 例1 按量子理论，在氢原子中，核外电子快速地运动着，并以一定的概率出现在原子核（质子〕的周围各处，在基态下，电子在半径ｒ＝0.529×10-10ｍ的球面附近出现的概率最大.试计算在基态下,氢原子内电子和质子之间的静电力和万有引力,并比较两者的大小.引力常数为G=6.67×10-11N﹒m2/kg2． 解: 按库仑定律计算,电子和质子之间的静电力为 应用万有引力定律, 电子和质子之间的万有引力为 由此得静电力与万有引力的比值为 可见在原子中,电子和质子之间的静电力远比万有引力大,故在处理电子和质子之间的相互作用时,只需考虑静电力,万有引力可以略去不计. 而在原子结合成分子,原子或分子组成液体或固体时,它们的结合力在本质上也都属于电性力. 例2 设原子核中的两个质子相距4.0×10-15m,求此两个质子之间的静电力. 可见,在原子核内质子间的斥力是很大的。 质子之所以能结合在一起组成原子核,是由于核内除了有这种斥力外还存在着远比斥力为强的引力_____核力的缘故。上述两个例题,说明了原子核的结合力远大于原子的结合力, 原子的结合力又远大于相同条件下的万有引力。 解:两个质子之间的静电力是斥力,它的大小按库仑定律计算为 * *