电荷量子化
电荷量子化
宏观电磁学中忽略电荷的量子化.即电量 是连续的。
3
三、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始终保持不变。 电荷守恒定律适用于一切宏观和微观过程，是自然 界中最普遍的守恒定律之一。 四、电荷的相对论不变性
在不同的参照系内观察，同一个带电体的电量不变。
三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始终保持不变
第10章 真空中的静电场 一、电荷、电荷守恒定律
1
一.电荷 1 、带电：两种不同质料的物体相互摩擦 后 , 能吸引羽毛、纸屑等轻微物体 . 人们 就说它们带了电，或者说它们有了电荷。 2、带电体:带了电的物体——电荷。 3、正电荷和负电荷 4、正负电荷性质：同号相斥、异 号相吸。 5、电量:带电体所带电荷的多少.
单位:库仑(C)
2
二、电荷量子化 1、卢瑟福的物质电结构理论
原子核 原子 中子 不带电 质子 带正电
得到电子带负电， 失去电子带正电. 2、电荷量子化：带电体的电量只能取离散的、不连 续的量值的性质。 任一带电体的电量总是 Q ne ( n 1,2 ,3 ) 电子电量的整数倍。 元电荷 e 1.6 1Fra bibliotek19 C4
下一讲内容：点电荷、库 仑定律、静电力叠加原理。
5
电荷的量子化
电荷的量子化
电荷量子化是物理学中的一个概念，指的是电荷的离散化现象。
在普通情况下，电荷是连续变化的，可以取任意值。
但是在某些条件下，电荷表现出离散性，即只能取特定的数值，这就是电荷量子化。
电荷量子化的概念最早由美国物理学家Millikan提出，他的实验表明，电子电荷是离散化的，即电荷量子化的现象。
在他的实验中，通过对油滴的观测和测量，发现电子电荷只能取特定的数值，这些数值是电荷的最小单位，称为基本电荷量，通常用符号e表示。
基本电荷量的大小约为1.602×10^-19库仑。
电荷量子化的现象不仅仅出现在电子电荷中，其他粒子的电荷也表现出离散性。
比如说，在质子和中子中，电荷的量子化也非常明显。
质子和中子分别由上夸克、下夸克和上夸克、下夸克、下夸克组成，其中上夸克的电荷为+2/3e，下夸克的电荷为-1/3e。
因此，由质子和中子组成的原子核的电荷量子化就非常显著。
电荷量子化的现象对于物理学的发展和应用有着重要的影响。
首先，电荷量子化的出现表明了电荷的离散性，这对于研究物质的微观结构和性质是非常重要的。
其次，电荷量子化还在很多领域得到了应用，如电子学、半导体技术、量子计算等。
电荷量子化作为物理学中的一个基本概念，对于研究物质的微观结构和性质，以及在应用领域中的发展具有重要的意义。
电荷量子化的现象表明了电荷的离散性，即电荷只能取特定的数值，这些数值是电荷的最小单位，称为基本电荷量。
在研究中，我们可以通过电荷量子化的现象，更好地理解物质的微观结构和性质，同时在应用领域中也有着广泛的应用。
电荷的量子化电荷守恒定律
电偶极子的轴：从-q 指向+q 的矢量r0称为电偶极子的轴
（1）轴线延长线上一点的电场强度
.
+
-
当x>>r0时，x2- r0 2/4≈ x2
在电偶极子轴线延长线上任意点的电场强度的大小与电偶极子的电偶极矩大小成正比，与电偶极子中心到该点的距离的三次方成反比；电场强度的方向与电偶极矩的方向相同。
5-2 库仑定律
库仑 (Charlse-Augustin de Coulomb 1736 ~1806)
法国物理学家1773年提出的计算物体上应力和应变分布情况的方法，是结构工程的理论基础。1779年对摩擦力进行分析，提出有关润滑剂的科学理论。1785~1789年，用扭秤测量静电力和磁力，导出著名的库仑定律。他还通过对滚动和滑动摩擦的实验研究，得出摩擦定律。
续17
两个常用公式
注意前述两个推导结果
均匀带电球面的场强
续25
Q
例
解
相对于O点的力矩
(1)
力偶矩最大
力偶矩为零
(电偶极子处于稳定平衡)
(2)
(3)
力偶矩为零
(电偶极子处于非稳定平衡)
求电偶极子在均匀电场中受到的力偶矩。
讨论
三、点电荷电场强度
在真空中，点电荷Q 放在坐标原点，试验电荷放在r 处，由库仑定律可知试验电荷受到的电场力为
点电荷场强公式
Q>0，电场强度E与er同向Q<0，电场强度E与er反向。
说明：(1)点电荷电场是非均匀电场；(2)点电荷电场具有球对称性。
四、电场强度叠加原理
1、电荷离散分布
在点电荷系Q1,Q2,…,Qn 的电场中，在P点放一试验电荷q0，根据库仑力的叠加原理，可知试验电荷受到的作用力为
05--静电场
r
P
dE 以环心O为原点建立如图坐标系 dE x x 在圆环上任取长为 dl的电荷元dq
x 2 2 2 cos , r x R r
kq cos kqx E i 2 i 2 2 3/ 2 r (x R )
dE d kqx 极值位置存在: [ 2 ]0 2 3/ 2 dx dx ( x R )
将带电圆盘看成是由许 多 同心带电细圆环组成
O
dE
在盘上取半径为 r, 宽度为dr细圆环
rR
x
P
x
dq 2rdr
dE
kxdq kx 2rdr i 2 2 3/ 2 i 2 2 3/ 2 (x r ) (x r )
各细圆环在 P点的电场强度方向相同 2 x R rdr x E dE i (1 )i 2 2 3 / 2 2 2 4 0 o ( x r ) 2 0 R x
两个静止点电荷之间相互作用:
y
F12
r1
z
O
q1q2 0 q1q2 F21 k 2 r21 k 3 r21 r21 r21
q1 q 2 F 21 r21 r2
x
k 8.9875 109 N m 2 /C 2 9.0 109 N m 2 /C 2
r/2 y ( r / 2)
2 2
-q
E y
cos
EB
kp 2 2 2 当y r时, y ( r / 2) y . E B 3 y
y
kqr
2
( r / 2)
2
i 3/ 2
y
9-1 电荷的量子化 电荷守恒定律
早期， 早期 ， 由于磁现象曾被认为是与电现象独立无 关的， 同时也由于磁学本身的发展和应用， 关的 ， 同时也由于磁学本身的发展和应用 ， 如近代 磁性材料和磁学技术的发展， 磁性材料和磁学技术的发展 ， 新的磁效应和磁现象 的发现和应用等等， 使得磁学的内容不断扩大， 的发现和应用等等 ， 使得磁学的内容不断扩大 ， 所 以磁学在实际上也就作为一门和电学相平行的学科 来研究了。 来研究了。 电磁学从原来互相独立的两门科学(电学、磁学) 电磁学从原来互相独立的两门科学(电学、磁学) 电学 发展成为物理学中一个完整的分支学科， 发展成为物理学中一个完整的分支学科 ， 主要是基 于两个重要的实验发现， 于两个重要的实验发现 ， 即电流的磁效应和变化的 磁场的电效应。 这两个实验现象， 加上麦克斯韦 关 磁场的电效应 。 这两个实验现象 ， 加上 麦克斯韦关 麦克斯韦 于变化电场产生磁场的假设， 于变化电场产生磁场的假设 ， 奠定了电磁学的整个 理论体系， 理论体系 ， 发展了对现代文明起重大影响的电工和 电子技术。 电子技术。
第九章 静电场
q = ne
( n = 1, 2 ,3, ⋯ )
9 - 1 电荷的量子化 电荷守恒定律 二 在孤立系统中,电荷的代数和保持不变. 孤立系统中,电荷的代数和保持不变. 系统中 自然界的基本守恒定律之一） （自然界的基本守恒定律之一）
物理学教程 第二版） （第二版）
电荷守恒定律（ 电荷守恒定律（Conservation Law of charge)
6．1786年，伽伐尼发现电流。 ． 年 伽伐尼发现电流。 7．1820年，奥斯特发现电流的磁效应。 ． 发现电流的磁效应。 年 奥斯特发现电流的磁效应 安培提出右手定则，分子电流假说。 安培提出右手定则，分子电流假说。 提出右手定则 8．1831年，法拉第发现电磁感应现象。 ． 发现电磁感应现象。 年 法拉第发现电磁感应现象 9．1852年 麦克斯韦提出场的概念。 9．1852年，麦克斯韦提出场的概念。 提出场的概念 10．1865年，麦克斯韦建立了系统的电磁场理论。 ． 年 麦克斯韦建立了系统的电磁场理论。 11．1888年，证明电磁波与光波的同一性。 ． 年 证明电磁波与光波的同一性。 12．1895年，伦琴发现 射线。 ． 发现x射线 年 伦琴发现 射线。 13．1897年，J.J.汤姆孙发现电子，获1906年诺贝奖。 ． 汤姆孙发现电子 年诺贝奖。 年 汤姆孙发现电子， 年诺贝奖 14．1905年，爱因斯坦创立相对论。 ． 创立相对论。 年 爱因斯坦创立相对论
电荷的量子化名词解释
电荷的量子化名词解释
电荷的量子化是一个把电荷看成一个量子，即电子或能量子，而不是一个连续的流体，或者具有无穷多细胞的模型。
这种量子化通常可以帮助物理学家从实际的实验中更好地理解这些量子的行为，以及它们之间的关系。
电荷量子化最初是由20世纪初物理学家尼尔·普朗克发现的。
他发现，一个电荷的特性可以用量子数学表示，而且他的发现为推动量子力学的研究做出了重要的贡献。
电荷量子化的主要概念包括粒子质量，能量和动量，以及电荷在量子状态下的运动。
这些概念最终形成了量子力学的基础，让科学家能够用量子力学的方法研究电荷的行为。
同时，电荷量子化也推动了物理学的发展，为研究电荷的微观结构和定义物质属性提供了新的思路。
微观粒子的电荷量子化与离子化能
微观粒子的电荷量子化与离子化能引言：电荷量子化和离子化能是微观粒子世界中的两个重要概念。
电荷量子化指的是电荷的最小单位必须是电子电荷e的整数倍；而离子化能则指的是将一个原子中的电子从静止状态解离出来所需的能量。
本文将从电荷量子化和离子化能的背景、定义、性质及应用等方面进行探讨。
一、电荷量子化电荷量子化的背景：19世纪末，科学家发现了物质中最小的结构单元——原子。
而在20世纪初，研究者还发现原子具有正负电荷。
为了描述电荷的特性，自然界采用了一种最小单位来衡量电荷，即电子的电荷e。
电荷量子化的定义：电荷量子化是指电荷的数值只能为电子电荷e的整数倍。
也就是说，当一个粒子具有电荷时，其电荷量只能是e、2e、3e……这样的整数倍。
电荷量子化的性质：1. 电荷是离散的：根据电荷量子化的定义，电荷的数值只能是e的整数倍，因此电荷的取值是离散的，而非连续的。
2. 电荷守恒：电荷守恒定律是指在任何物理过程中，电荷总量保持不变。
电荷量子化是电荷守恒定律的基础，因为在任何过程中，电荷总量只能通过整数个电子单位的变化来改变。
电荷量子化的应用：电荷量子化是现代电子学和量子力学的基础，对于微电子学器件的设计和制造具有重要意义。
例如，电子被用于构建电子管、晶体管和集成电路等。
此外，电荷量子化还在粒子物理学的研究中发挥了重要作用。
二、离子化能离子化能的背景：离子化能是从原子或分子中移出一个电子所需的能量，是反映原子或分子电子亲和力大小的指标。
离子化能的研究对于了解化学反应、物质结构和性质等方面具有重要意义。
离子化能的定义：离子化能是指将一个原子或分子中的一个电子从静止状态解离出来所需的能量。
其数值等于解离出电子后体系的能量减去原子或分子静止状态时的能量。
离子化能的性质：1. 离子化能是正值：由于离子化能定义为解离出电子时所需的能量，因此离子化能的数值始终是正值。
2. 离子化能与原子结构有关：离子化能与原子或分子的核电荷、层次结构、电子排布等都有关系。
物理电荷知识点总结
物理电荷知识点总结电荷是物质的一种基本性质，是描述物质相互作用的重要量。
电荷的存在和运动是电磁现象的基础，电荷之间的相互作用是电磁力的基础。
在物理学中，电荷是一个十分重要的概念，它包括正电荷和负电荷。
本文将对电荷的基本概念、性质和相关知识进行总结和阐述。
一、电荷的基本概念1. 电荷的定义电荷是描述物质之间相互作用的物理量，是物质的一种基本性质。
在自然界中，存在两种类型的电荷：正电荷和负电荷。
正电荷与负电荷之间存在相互吸引的作用力，同种电荷之间存在相互排斥的作用力。
这种相互作用是电磁力的基础，负责描述原子、分子和宏观物体的电磁现象。
2. 电荷的符号和量子质子携带正电荷，电子携带负电荷。
基本粒子中质子和电子是最常见的物质粒子，它们的电荷量分别被定义为单位电荷e的整数倍。
质子的电荷量为+e，电子的电荷量为-e。
单位电荷e的数值为1.602176634 × 10^-19 库仑(C)。
电荷的量子化表明电荷是一种离散的物体，电荷量只能取整数倍的基本电荷e。
3. 电中性和电离物质中通常存在着正电荷和负电荷相互平衡的状态，这种状态被称为电中性。
在某些特定条件下，物质中的原子或分子可以失去或获得电子，导致正电荷或负电荷的产生，这种现象称为电离。
电离过程是很多物理现象和技术应用的基础，如静电放电、等离子体物理等。
二、电荷的性质1. 电荷守恒电荷守恒是一个重要的基本物理规律，它指出在一个闭合系统中，电荷的总量是不变的。
在任何物质相互作用的过程中，电荷都不会被创建或者毁灭，只会从一个物体转移到另一个物体，但总电荷量保持不变。
2. 电荷的量子化电荷的量子化表明电荷是一种离散的物理量，它只能取整数倍的基本电荷e。
在电磁学和量子物理中，电荷的量子化是一种非常重要的现象，它直接决定了电荷的固有性质和相互作用的方式。
3. 电荷的相互作用同种电荷之间相互排斥，异种电荷之间相互吸引。
这种相互作用是电磁力的一个重要表现形式，它负责原子、分子和宏观物体之间的相互作用和力的传递。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1
一.电荷 1 、带电：两种不同质料的物体相互摩擦 后 , 能吸引羽毛、纸屑等轻微物体 . 人们 就说它们带了电，或者说它们有了电荷。 2、带电体:带了电的物体——电荷。 3、正电荷和负电荷 4、正负电荷性质：同号相斥、异 号相吸。 5、电量:带电体所带电荷的多少.
4
下一讲内容：点电荷、库 仑定律、静电力叠加原理。
5
电子 带负电
宏观电磁学中忽略电荷的量子化.即电量 是连续的。
3
三、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始终保持不变。 电荷守恒定律适用于一切宏观和微观过程，是自然 界中最普遍的守恒定律之一。 四、电荷的相对论不变性
在不同的参照系内观察，同一个带电体的电量不Leabharlann 。单位:库仑(C)2
二、电荷量子化 1、卢瑟福的物质电结构理论
原子核 原子 中子 不带电 质子 带正电
得到电子带负电， 失去电子带正电. 2、电荷量子化：带电体的电量只能取离散的、不连 续的量值的性质。 任一带电体的电量总是 Q ne ( n 1,2 ,3 ) 电子电量的整数倍。 元电荷 e 1.6 1019 C