第三册电磁学 第一章真空中的静电场 1.1电荷、电荷守恒定律 1.两种电荷 摩擦起电,静电感应、 正电荷、负电荷、 电量 单位库仑|C
第三册电磁学 第一章 真空中的静电场 1. 1 电荷 、电荷守恒定律 1. 两种电荷 摩擦起电，静电感应、 正电荷、负电荷、 电量 ------- 单位 库仑[C]
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 ∑g=c 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 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
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。 表述： 2. 电荷守恒定律 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。 3. 电荷量子化 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。 Q c i =
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。 e=1.60217733×10-19库仑(C) Q=Ne 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
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。 e =1.60217733×10-19库仑(C) 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。 Q = Ne
1.2库仑定律静电力的叠加原理 1.库仑定律 g19 q q2 f=K-2 电荷2受电荷1的力F从电荷1指向电荷2 若表示电荷1受电荷2的力表达式仍为 k92 q g2 但F从电荷2指向电荷1表示的单位矢量
1. 2 库仑定律 静电力的叠加原理 电荷2 受电荷 1的力 f K q q r = r 1 2 2 r 从电荷1指向电荷2 若表示 电荷1受电荷2的力 表达式仍为 f K q q r = r 1 2 2 但 r 从电荷2指向电荷1 r q1 q2 r q1 q2 r r 1. 库仑定律 ˆ r表示 r 的单位矢量。
k 4兀E0 是国际单位制中的比例系数 E=8.854187817×10-C2/(N·m2) 称为真空电容率或真空介电常量。 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q 的相互作用。 2.静电力的叠加原理: 下=2万24Ex
4 0 1 k = 8.854187817 10 /( ) 1 2 2 2 0 = C N m − 是国际单位制中的比例系数 称为真空电容率或真空介电常量。 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。 2. 静电力的叠加原理： = = = = n i n i i i i i r r q q F F 1 1 2 0 0 ˆ 4 1 o q 1 r 2 r 4 r 3 r 1 q 2 q 3 q 4 q
1.3电场和电场强度 、电场的物质性 1电荷周围存在有电场,电荷之间的相互作用是通过电场 传递的。 电荷电场一电荷 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。 变化的电场以光速在空间传播,表明电场具有动量 电场具有动量、质量、能量,体现了它的物质性
1. 3 电场和电场强度 一、电场的物质性： 1.电荷周围存在有电场，电荷之间的相互作用是通过电场 传递的。 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 电荷 电场 电荷 电场具有动量、质量、能量，体现了它的物质性
二、电场强度 1、点电荷q(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 2、电场强度(简称为场强):描述电场属性的物理量 物理 p. o E=单位正电荷在电场中 意义 它与检验电荷无关,反映电场本身的性质
二、电场强度 q f E = 它与检验电荷无关，反映电场本身的性质。 单位正电荷在电场中 某点所受到的力。 物理 意义 2、电场强度 (简称为场强）：描述电场属性的物理量。 1、点电荷 (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。 q o q p q
★E场强单位是N/C]。或者叫做「伏特米] ★电场是一个矢量场 3.点电荷在外场中受的电场力=qE 三、场强的叠加原理: 电场中任何一点的总场强等于各个点电荷在该点 各自产生的场强的矢量和。这就是场强叠加原理。 E
电场是一个矢量场 E 场强单位是[N/C]。或者叫做[伏特/米]。 三、场强的叠加原理： 电场中任何一点的总场强等于各个点电荷在该点 各自产生的场强的矢量和。这就是场强叠加原理。 = = = = = = n i i n i i n i i E q f q f E 1 1 1 3. 点电荷在外场中受的电场力 f qE = ★ ★
4静止的点电荷的电场及其计算Q场点 点电荷产生的场 7位矢 q。4兀60r O场源 二、点电荷系41,q2,3…的电场中的场强 D ∑ ∑
1. 4 静止的点电荷的电场及其计算 一、点电荷产生的场 r r q q f E ˆ 4 1 2 0 = = , , ... 二、点电荷系 q1 q2 q3, 的电场中的场强： = = = = n i i i i n i i r r q E E 1 2 1 0 ˆ 4 1 2 r 1 r 3 r 3 q q2 1 q p 位矢 场点 r O 场源 p q
例1:求电偶极子中垂线上距离中心较远处一点的场强 (等量异号电荷+q、-q,相距为l,它相对于求场点很 小,称该带电体系为电偶极子。) E.= E +4c 4er E r>>l nrrl E ∵.E=E.+E= 4汇0J 用表示从-到+q的矢量, g i +g 定义电偶极矩为: P=ql
例1：求 电偶极子中垂线上距离中心较远处一点的场强 ( 等量异号电荷 、 ，相距为 ，它相对于求场点很 小，称该带电体系为电偶极子。) +q − q l 3 4 0 + + + = r qr E 3 4 0 − − − = r qr E ( ) 4 3 0 = + + − = + − − r r r q E E E r l 用 表示从 到 的矢量， 定义电偶极矩为： l − q +q P ql e = |r | |r | |r | + − − q +q − r + r p E+ E− E r l