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电磁学,静电场,恒定磁场,变化的电磁场,真空中的静电场,静电场中的导体与电介质,真空中的恒定磁场,恒定磁场中的磁介质,电磁感应,麦克斯韦方程组与电磁波,1,真空中的静电场,2,9-1 电荷 库仑定律,一、电荷：宏观物体或微观粒子处于带电状态，我们就称其带有电荷，电荷实际上是物体状态的一种属性。,电荷的种类：正电荷、负电荷。,同号电荷相斥、异号电荷相吸，这种静止电荷间的相互作用力，称为静电力。,物质是由原子组成的，原子本来是电中性的，得到电子或者失去电子后就会呈现出带负电或者带正电，此时我们就说物体带有电荷。,3,电荷守恒定律： 对于一个孤立系统，无论在其中发生任何物理过程，系统内的正负电荷的代数和始终保持不变。,带电体所带电荷的多少，称为电量。单位为库仑，符号: C。实验表明：任何带电体所带电量均为基本电量 的整数倍，这被称为电荷的量子化。,电荷的电量与其运动状态无关，即在不同的惯性系观察，同一带电粒子的电量不变，这被称为电荷的相对论不变性。,4,二、库仑定律：,那末，如何来求带电体之间的静电力呢？,严格地讲，带电体间的静电力，不仅与它们的电量以及它们之间的距离有关，还与带电体的形状和大小有关。,5,1、点电荷：当带电体之间的距离远大于带电体本身的尺度时，带电体的形状和大小对问题的研究影响很小，此时可忽略带电体的形状和大小，而将其视为一个带有全部电荷的点，称为点电荷。,点电荷显然是一个理想模型。,6,库仑扭称的结构图,库仑,库仑，法国工程师、物理学家，1736年6月14日出生于法国昂古莱姆。1773年发表有关材料强度的论文，所提出的计算物体上应力和应变分布情况的方法沿用到今，是结构工程的理论基础。1785年，库仑用自己发明的扭秤建立了静电学中著名的库仑定律。1806年8月23日，库仑因病在巴黎逝世，终年七十岁。,2、库仑定律,7,真空中两个静止的点电荷之间的静电力，与它们所带电量的乘积成正比，与它们之间的距离的平方成反比，作用力沿着这两个点电荷的连线方向。,8,讨论,(a)q1和q2同号，则q1 q20, 和 同向,9,(b)q1和q2异号，则q1 q20, 和 反向,10,为了是使后续导出的表达式中不含无理数4，形式上更为简单，我们要对前面的式子进行有理化处理，令,0称为真空中的电容率（介电常数）。,11,显然，q1对q2的作用力就可表示为：,略去下标，可将两点电荷之间的相互作用力统一表示为：,注意： 的方向是从施力电荷指向受力电荷的方向,12,注意：只适用于计算两个静止点电荷之间的库仑相互作用力,13,离散状态,静电力的叠加原理 作用于某电荷上的总静电力等于其他点电荷单独存在时作用于该电荷的静电力的矢量和。,14,电荷连续分布,15,思考题： 根据库仑定律 ， 当 ， ， 如何解释？,当r0时，两带电体本身的尺度与带电体之间的距离就可以相比拟了，此时，该带电体就不能直接视为点电荷了。,16,例9-1 氢原子中的电子和质子的距离为5.310-11m，求此二粒子之间的静电力和万有引力各为多大？,解：已知电子和质子的电量均为,电子的质量为,质子质量为,根据库仑定律，两粒子之间的库仑静电力为,根据万有引力定律，两粒子之间的万有引力为,可以看出：氢原子中质子与电子之间的库仑静电力远大于其万有引力，前者约为后者的1039倍，因此，在微观粒子的各种相互作用中，与静电力相比，万有引力完全可以忽略。,17,
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