七章节静电学.ppt

第七章 静 电 学,武秀荣编山西农业大学物理系,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,7-1 电荷 库仑定律,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,1、电荷,两种电荷：正电荷和负电荷,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。,如：,2、电荷守恒定律,宏观带电体的带电量qe，准连续,夸克模型,e=1.60210-19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:,库仑,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,说明：,0=8.8510-12C2m-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0.52910-10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=6.6710-11Nm2/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4.010-15m,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,