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電磁學(xué),,靜電場,恒定磁場,變化的電磁場,,真空中的靜電場,靜電場中的導(dǎo)體與電介質(zhì),,真空中的恒定磁場,恒定磁場中的磁介質(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,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，電荷實際上是物體狀態(tài)的一種屬性。,電荷的種類：正電荷、負電荷。,同號電荷相斥、異號電荷相吸，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呈現(xiàn)出帶負電或者帶正電，此時我們就說物體帶有電荷。,3,,,電荷守恒定律： 對于一個孤立系統(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: C。實驗表明：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。,電荷的電量與其運動狀態(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、點電荷：當帶電體之間的距離遠大于帶電體本身的尺度時，帶電體的形狀和大小對問題的研究影響很小，此時可忽略帶電體的形狀和大小，而將其視為一個帶有全部電荷的點，稱為點電荷。,點電荷顯然是一個理想模型。,6,庫侖扭稱的結(jié)構(gòu)圖,庫侖,庫侖，法國工程師、物理學(xué)家，1736年6月14日出生于法國昂古萊姆。1773年發(fā)表有關(guān)材料強度的論文，所提出的計算物體上應(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,真空中兩個靜止的點電荷之間的靜電力，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，作用力沿著這兩個點電荷的連線方向。,,,,,,8,討論,(a)q1和q2同號，則q1 q20, 和 同向,9,(b)q1和q2異號，則q1 q20, 和 反向,10,為了是使后續(xù)導(dǎo)出的表達式中不含無理數(shù)4?，形式上更為簡單，我們要對前面的式子進行有理化處理，令,?0稱為真空中的電容率（介電常數(shù)）。,11,顯然，q1對q2的作用力就可表示為：,略去下標，可將兩點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：只適用于計算兩個靜止點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電荷單獨存在時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 ， ， 如何解釋？,當r?0時，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，該帶電體就不能直接視為點電荷了。,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,