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電磁學(xué),,靜電場(chǎng),恒定磁場(chǎng),變化的電磁場(chǎng),,真空中的靜電場(chǎng),靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體與電介質(zhì),,真空中的恒定磁場(chǎng),恒定磁場(chǎng)中的磁介質(zhì),,電磁感應(yīng),麥克斯韋方程組與電磁波,1,真空中的靜電場(chǎng),2,9-1 電荷 庫侖定律,一、電荷：宏觀物體或微觀粒子處于帶電狀態(tài)，我們就稱其帶有電荷，電荷實(shí)際上是物體狀態(tài)的一種屬性。,電荷的種類：正電荷、負(fù)電荷。,同號(hào)電荷相斥、異號(hào)電荷相吸，這種靜止電荷間的相互作用力，稱為靜電力。,物質(zhì)是由原子組成的，原子本來是電中性的，得到電子或者失去電子后就會(huì)呈現(xiàn)出帶負(fù)電或者帶正電，此時(shí)我們就說物體帶有電荷。,3,,,電荷守恒定律： 對(duì)于一個(gè)孤立系統(tǒng)，無論在其中發(fā)生任何物理過程，系統(tǒng)內(nèi)的正負(fù)電荷的代數(shù)和始終保持不變。,帶電體所帶電荷的多少，稱為電量。單位為庫侖，符號(hào): C。實(shí)驗(yàn)表明：任何帶電體所帶電量均為基本電量 的整數(shù)倍，這被稱為電荷的量子化。,電荷的電量與其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)，即在不同的慣性系觀察，同一帶電粒子的電量不變，這被稱為電荷的相對(duì)論不變性。,4,二、庫侖定律：,那末，如何來求帶電體之間的靜電力呢？,嚴(yán)格地講，帶電體間的靜電力，不僅與它們的電量以及它們之間的距離有關(guān)，還與帶電體的形狀和大小有關(guān)。,5,1、點(diǎn)電荷：當(dāng)帶電體之間的距離遠(yuǎn)大于帶電體本身的尺度時(shí)，帶電體的形狀和大小對(duì)問題的研究影響很小，此時(shí)可忽略帶電體的形狀和大小，而將其視為一個(gè)帶有全部電荷的點(diǎn)，稱為點(diǎn)電荷。,點(diǎn)電荷顯然是一個(gè)理想模型。,6,庫侖扭稱的結(jié)構(gòu)圖,庫侖,庫侖，法國(guó)工程師、物理學(xué)家，1736年6月14日出生于法國(guó)昂古萊姆。1773年發(fā)表有關(guān)材料強(qiáng)度的論文，所提出的計(jì)算物體上應(yīng)力和應(yīng)變分布情況的方法沿用到今，是結(jié)構(gòu)工程的理論基礎(chǔ)。1785年，庫侖用自己發(fā)明的扭秤建立了靜電學(xué)中著名的庫侖定律。1806年8月23日，庫侖因病在巴黎逝世，終年七十歲。,2、庫侖定律,7,真空中兩個(gè)靜止的點(diǎn)電荷之間的靜電力，與它們所帶電量的乘積成正比，與它們之間的距離的平方成反比，作用力沿著這兩個(gè)點(diǎn)電荷的連線方向。,,,,,,8,討論,(a)q1和q2同號(hào)，則q1 q20, 和 同向,9,(b)q1和q2異號(hào)，則q1 q20, 和 反向,10,為了是使后續(xù)導(dǎo)出的表達(dá)式中不含無理數(shù)4?，形式上更為簡(jiǎn)單，我們要對(duì)前面的式子進(jìn)行有理化處理，令,?0稱為真空中的電容率（介電常數(shù)）。,11,顯然，q1對(duì)q2的作用力就可表示為：,略去下標(biāo)，可將兩點(diǎn)電荷之間的相互作用力統(tǒng)一表示為：,,注意： 的方向是從施力電荷指向受力電荷的方向,12,注意：只適用于計(jì)算兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的庫侖相互作用力,13,離散狀態(tài),,,,,,,,,,靜電力的疊加原理 作用于某電荷上的總靜電力等于其他點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)作用于該電荷的靜電力的矢量和。,14,電荷連續(xù)分布,15,思考題： 根據(jù)庫侖定律 ， 當(dāng) ， ， 如何解釋？,當(dāng)r?0時(shí)，兩帶電體本身的尺度與帶電體之間的距離就可以相比擬了，此時(shí)，該帶電體就不能直接視為點(diǎn)電荷了。,16,例9-1 氫原子中的電子和質(zhì)子的距離為5.3?10-11m，求此二粒子之間的靜電力和萬有引力各為多大？,解：已知電子和質(zhì)子的電量均為,電子的質(zhì)量為,質(zhì)子質(zhì)量為,根據(jù)庫侖定律，兩粒子之間的庫侖靜電力為,根據(jù)萬有引力定律，兩粒子之間的萬有引力為,可以看出：氫原子中質(zhì)子與電子之間的庫侖靜電力遠(yuǎn)大于其萬有引力，前者約為后者的1039倍，因此，在微觀粒子的各種相互作用中，與靜電力相比，萬有引力完全可以忽略。,17,