大学物理下册电学ppt
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大学物理下 总结ppt(很详细)
23
h
螺距h：
h v //T
一、电动势
电磁感应
小结
把单位正电荷从负极经电源内部移 到正极非静电力所作的功。
L E K dl
二、法拉第电磁感应定律
楞次定律 三、动生电动势 在稳恒磁场中，由于导体的运动 而产生的感应电动势。
i
d m dt
回路内感应电流产生的磁场总是企图阻
d m i L E感 dl dt
感生电场与变化磁场关系
d m i L E感 dl dt
B S dS t
25
五、自
感
由于回路自身电流产生的磁通量发生变化，而在 回路中激发感应电动势的现象。
自感电动势
自感系数的计算
1 2 b: 计算dV内能量 dWm m dV B dV 2 1 c: 计算总能量 W dV B dV
2 m V m V
2
27
八、位移电流
电流密度 电流强度 位移电流的提出 垂直穿过单位面积的电流强度。
I sdI S j dS
E 0
11
4.两导体板相互靠近直到静电平衡后电荷分布
Q1 Q2 Q1 Q2 1 4 2 3 2s 2s
5.处理静电场中导体问题的基本依据 (1)电荷守恒定律 (2)静电平衡条件(3)高斯定理 六、静电场中的电介质 1. 介质中的电场 2. 介质中的高斯定律
(4) 挖补法 (5) 高斯定理
E挖后 E整个 E补
1 SE ds 0 Σ q内
2
2. 电势
ua
电势零点
a
E dl
h
螺距h：
h v //T
一、电动势
电磁感应
小结
把单位正电荷从负极经电源内部移 到正极非静电力所作的功。
L E K dl
二、法拉第电磁感应定律
楞次定律 三、动生电动势 在稳恒磁场中，由于导体的运动 而产生的感应电动势。
i
d m dt
回路内感应电流产生的磁场总是企图阻
d m i L E感 dl dt
感生电场与变化磁场关系
d m i L E感 dl dt
B S dS t
25
五、自
感
由于回路自身电流产生的磁通量发生变化，而在 回路中激发感应电动势的现象。
自感电动势
自感系数的计算
1 2 b: 计算dV内能量 dWm m dV B dV 2 1 c: 计算总能量 W dV B dV
2 m V m V
2
27
八、位移电流
电流密度 电流强度 位移电流的提出 垂直穿过单位面积的电流强度。
I sdI S j dS
E 0
11
4.两导体板相互靠近直到静电平衡后电荷分布
Q1 Q2 Q1 Q2 1 4 2 3 2s 2s
5.处理静电场中导体问题的基本依据 (1)电荷守恒定律 (2)静电平衡条件(3)高斯定理 六、静电场中的电介质 1. 介质中的电场 2. 介质中的高斯定律
(4) 挖补法 (5) 高斯定理
E挖后 E整个 E补
1 SE ds 0 Σ q内
2
2. 电势
ua
电势零点
a
E dl
大学物理下PPT.ppt
一、电荷 (charge) 1.电荷的种类
原子是电中性的? 自然界中有两种电荷：正电荷、负电荷。
实验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 = n e ; n = 1, 2 , 3,…
电荷量子化是个实验规律
3
§10-1 电荷的量子化及电荷守恒定律
电场中某点的电场强度的大小，等于单位电荷在该点 所受电场力的大小；电场强度的方向与正电荷在该点所 受电场力的方向一致。
3. 单位 ：在国际单位制 (SI)中
力 F的单位：牛顿(N ); 电量 q的单位：库仑(C ) 场强 E 单位(N/C )，或(V/m)。
电场是一个矢量场(vector field) 电荷在场中受到的力： F qE
C、q1=-Q/4;q2=5Q/4 D、q1=-Q/2;q2=3Q/2
2、将某一点电荷Q分成两部分，让它们相距为1米，两
部分的电量分别为q1和q2，两部分均看作点电荷，要使
两电荷之间的库仑力最大，则q1和q2的关系是：
A: q1=2q2 B: 2q1=q2 C: q1=q2 D: q1q2
11
§10-1 电荷的量子化及电荷守恒定律
在相对论中物质的质量会随其运动速率而变化，但是 实验证明一切带电体的电量不因其运动而改变，电荷是 相对论性不变量。
5
§10-1 电荷的量子化及电荷守恒定律
3.电荷特点
①电荷只有两种，即正(+)电荷和负(－)电荷； ②电荷是量子化的，任何物体所带电荷的量不可 能连续变化，只能一份一份地增加或减少，这种性质 称为电荷的量子化。电荷的最小份额称为基本电荷，
12
§10-2 电场和电场强度
原子是电中性的? 自然界中有两种电荷：正电荷、负电荷。
实验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 = n e ; n = 1, 2 , 3,…
电荷量子化是个实验规律
3
§10-1 电荷的量子化及电荷守恒定律
电场中某点的电场强度的大小，等于单位电荷在该点 所受电场力的大小；电场强度的方向与正电荷在该点所 受电场力的方向一致。
3. 单位 ：在国际单位制 (SI)中
力 F的单位：牛顿(N ); 电量 q的单位：库仑(C ) 场强 E 单位(N/C )，或(V/m)。
电场是一个矢量场(vector field) 电荷在场中受到的力： F qE
C、q1=-Q/4;q2=5Q/4 D、q1=-Q/2;q2=3Q/2
2、将某一点电荷Q分成两部分，让它们相距为1米，两
部分的电量分别为q1和q2，两部分均看作点电荷，要使
两电荷之间的库仑力最大，则q1和q2的关系是：
A: q1=2q2 B: 2q1=q2 C: q1=q2 D: q1q2
11
§10-1 电荷的量子化及电荷守恒定律
在相对论中物质的质量会随其运动速率而变化，但是 实验证明一切带电体的电量不因其运动而改变，电荷是 相对论性不变量。
5
§10-1 电荷的量子化及电荷守恒定律
3.电荷特点
①电荷只有两种，即正(+)电荷和负(－)电荷； ②电荷是量子化的，任何物体所带电荷的量不可 能连续变化，只能一份一份地增加或减少，这种性质 称为电荷的量子化。电荷的最小份额称为基本电荷，
12
§10-2 电场和电场强度
2024版大学物理(下)电子工业出版社PPT课件
01大学物理概述与回顾Chapter01掌握物理学基本概念、原理和定律，理解物质的基本结构和基本相互作用。
020304培养科学思维能力和分析解决实际问题的能力。
了解物理学在科学技术发展中的应用和对社会发展的影响。
养成良好的学习习惯和严谨的科学态度。
大学物理课程目标与要求01020304牛顿运动定律、动量守恒定律、能量守恒定律等。
力学热力学第一定律、热力学第二定律、气体动理论等。
热学库仑定律、电场强度、电势差、磁场强度等。
电磁学光的干涉、衍射、偏振等基本概念和原理。
光学上学期知识点回顾01020304振动与波动量子力学基础电磁波的辐射与传播固体物理基础本学期学习内容预览010204学习方法与建议认真听课，做好笔记，及时复习巩固所学知识。
多做习题，加深对物理概念和原理的理解。
积极参加课堂讨论和实验活动，提高分析问题和解决问题的能力。
拓展阅读相关物理书籍和文献，了解物理学前沿动态。
0302电磁学基础Chapter静电场的定义与性质库仑定律电场强度与电势高斯定理静电场及其性质恒定电流与电路分析电流的定义与分类欧姆定律基尔霍夫定律电阻、电容和电感磁场与磁感应强度磁场的定义与性质磁感应强度的定义与计算磁场的高斯定理与安培环路定律磁场对运动电荷的作用力电磁感应定律及应用电磁感应现象与法拉第电磁感应定律描述磁场变化时产生感应电动势的规律。
楞次定律与自感、互感现象描述感应电流的方向以及自感、互感现象中感应电动势的大小和方向。
磁场的能量与磁场力做功描述磁场中储存的能量以及磁场力对电流做功的过程。
电磁感应在日常生活和科技中的应用如交流电的产生、电动机和发电机的原理、电磁炉和微波炉的工作原理等。
03振动与波动Chapter物体在平衡位置附近做周期性的往返运动，称为简谐振动。
简谐振动的定义特征量简谐振动的运动学方程简谐振动的动力学特征振幅、周期（或频率）、相位。
描述简谐振动物体位移随时间变化的规律。
满足F=-kx的回复力特征。
大学物理电势ppt课件
电势定义
$V = frac{kQ}{r}$，其中$k$为静电力常量，$Q$为场源电荷量，$r$为到场源电荷的距离。
点电荷电势公式
点电荷电势计算
对于多个点电荷或连续分布电荷产生的电势，可应用叠加原理进行求解。
叠加原理
对于连续分布电荷，需采用积分方法计算电势，如线积分、面积分或体积分。
积分方法
均匀带电直线、均匀带电平面、均匀带电球体等。
大学物理电势ppt课件
目录
电势基本概念与性质 点电荷与连续分布电荷电势 导体与绝缘体在电场中电势特性 电势能、电势差及等势面 电场力做功与路径无关性讨论 总结回顾与拓展延伸
01
CHAPTER
电势基本概念与性质
电势定义及物理意义
电势定义
描述电场中某点电势能的性质，反映单位正电荷在该点所具有的电势能。
实际应用举例
04
CHAPTER
电势能、电势差及等势面
电荷在电场中具有的势能，与电荷量及所在位置有关。
电势能定义
通过电场力做功来计算，公式为W=qU，其中W为电势能，q为电荷量，U为电势差。
电势能计算
电势能具有相对性，与零电势点的选择有关。
电势能性质
电势能概念及计算
电场中两点间电势的差值，等于单位正电荷从一点移动到另一点时电场力所做的功。
常见连续分布电荷
连续分布电荷电势求解方法
均匀带电直线电势
通过高斯定理和积分方法求解，结果与观察点到直线的垂直距离和线电荷密度有关。
均匀带电平面电势
利用高斯定理和叠加原理，可求得电势与观察点到平面的距离和平面电荷密度之间的关系。
均匀带电球体电势
采用高斯定理和积分方法，可得到球体内外任意一点的电势表达式。
$V = frac{kQ}{r}$，其中$k$为静电力常量，$Q$为场源电荷量，$r$为到场源电荷的距离。
点电荷电势公式
点电荷电势计算
对于多个点电荷或连续分布电荷产生的电势，可应用叠加原理进行求解。
叠加原理
对于连续分布电荷，需采用积分方法计算电势，如线积分、面积分或体积分。
积分方法
均匀带电直线、均匀带电平面、均匀带电球体等。
大学物理电势ppt课件
目录
电势基本概念与性质 点电荷与连续分布电荷电势 导体与绝缘体在电场中电势特性 电势能、电势差及等势面 电场力做功与路径无关性讨论 总结回顾与拓展延伸
01
CHAPTER
电势基本概念与性质
电势定义及物理意义
电势定义
描述电场中某点电势能的性质，反映单位正电荷在该点所具有的电势能。
实际应用举例
04
CHAPTER
电势能、电势差及等势面
电荷在电场中具有的势能，与电荷量及所在位置有关。
电势能定义
通过电场力做功来计算，公式为W=qU，其中W为电势能，q为电荷量，U为电势差。
电势能计算
电势能具有相对性，与零电势点的选择有关。
电势能性质
电势能概念及计算
电场中两点间电势的差值，等于单位正电荷从一点移动到另一点时电场力所做的功。
常见连续分布电荷
连续分布电荷电势求解方法
均匀带电直线电势
通过高斯定理和积分方法求解，结果与观察点到直线的垂直距离和线电荷密度有关。
均匀带电平面电势
利用高斯定理和叠加原理，可求得电势与观察点到平面的距离和平面电荷密度之间的关系。
均匀带电球体电势
采用高斯定理和积分方法，可得到球体内外任意一点的电势表达式。
大学物理电学部分课件
+λ
dE = Ex = = =
1
λ dl
4πε 0 R 2
θ
r0
dq = λdl
r dE x
∫ ∫ ∫
0
dE x = 1 4 πε
0
∫
1
λ dl
2
4πε 0 R R2s Nhomakorabean θλ Rd θ
1
dE y
45
r dE
0
r E
x
sin θ sin θ
π /2
λdθ
0
4 πε
R
λ E X = EY = 4πε 0 R
课堂练习2 课堂练习
r dE
y
θ
解: 分析
dE =
E =
∫ dE
2
y
= ∫ dE cos θ
λdx
4πε 0 (d + x )
2
cosθ =
d d 2 + x2
p d 0
θ
dq
x
x
=∫
L/ 2
λdx
d
电9章 静电场
−L/ 2
4πε 0 (d 2 + x 2 ) d 2 + x 2
解： 分析
E =
例题： 均匀带电圆环轴线上一点的场强。 例题： 均匀带电圆环轴线上一点的场强。
∫
∫
电9章 静电场 讨论: 如果坐标取在棒的中点? 讨论 如果坐标取在棒的中点
2
p 点的场强。 例 求均匀带电细棒在 p 点的场强。 点到棒的垂直距离 为d 。设棒长为 l ,带电量q ,电荷线密度为λ 。
解：分析
λ ⋅ dx dE = 4 πε 0 r 2
dE
dE = Ex = = =
1
λ dl
4πε 0 R 2
θ
r0
dq = λdl
r dE x
∫ ∫ ∫
0
dE x = 1 4 πε
0
∫
1
λ dl
2
4πε 0 R R2s Nhomakorabean θλ Rd θ
1
dE y
45
r dE
0
r E
x
sin θ sin θ
π /2
λdθ
0
4 πε
R
λ E X = EY = 4πε 0 R
课堂练习2 课堂练习
r dE
y
θ
解: 分析
dE =
E =
∫ dE
2
y
= ∫ dE cos θ
λdx
4πε 0 (d + x )
2
cosθ =
d d 2 + x2
p d 0
θ
dq
x
x
=∫
L/ 2
λdx
d
电9章 静电场
−L/ 2
4πε 0 (d 2 + x 2 ) d 2 + x 2
解： 分析
E =
例题： 均匀带电圆环轴线上一点的场强。 例题： 均匀带电圆环轴线上一点的场强。
∫
∫
电9章 静电场 讨论: 如果坐标取在棒的中点? 讨论 如果坐标取在棒的中点
2
p 点的场强。 例 求均匀带电细棒在 p 点的场强。 点到棒的垂直距离 为d 。设棒长为 l ,带电量q ,电荷线密度为λ 。
解：分析
λ ⋅ dx dE = 4 πε 0 r 2
dE
大学物理电学课件 电1
电磁学研究的对象及应用
一、研究对象 1. 电磁现象的规律。 包括：电荷和电流产生电场和磁场的规律。 2. 电场和磁场的相互联系。 3. 电磁场对电荷和电流的作用。 4. 电磁场对事物的作用。 5. 电磁场引起的各种效应。 二、应用 1. 认识客观世界和物质结构的基础。 2. 电磁仪表的原理。 3. 雷电灾害的预防。 4. 输变电工程。
一、真空中的库仑定律 ( Coulomb’s Law ) q1 q 2 q1 q 2 e F21 k 2 er21 F21 2 r21 4 π ε0 r r q1 er 21 r 说明：
q2
F21
(1)定律仅适用于静止点电荷，且r→0时定律不成立。 (2) 库仑定律对空气中的点电荷也适用。 (3)库仑定律是静电学的理论基础，也是电磁学的基 本定律之一。 库仑定律是人们对电现象的研究从定性进入定量 的转折点。 (4)静电力服从牛顿第三定律。即q2 作用于q1 的力与 q1 作用于q2 的力大小相等，方向相反且沿同一直 线。 F21 F12
牛 曾 多河 次北 遭阜 雷平 电县 袭海 击沿 ，村 原奶 因牛 是基 什地 么的 ？奶
电的应用遍及我们生活的每一个角落，
和我们的生活息息相关。
电的应用遍及我们生活的每一个角落， 和我们的生活息息相关。
电的应用遍及我们生活的每一个角落，
和我们的生活息息相关。
活的 息每 息一 电 相个 的 关角 应 。落 用 ，遍 和及 我我 们们 的生 生活
二、电场强度 ( electric field intensity ) 引入 设场源带电体带电量为Q，
Q
将试验电荷qo放到场中某点， q0 试验电荷qo的条件 电量充分地小 线度足够地小 f 实验表明： F/ 在电场中同一点， q0与试验电荷所带电量无关。 1. 电场强度的定义
大学物理电学第二节
0
高斯定理成立
S q2
q3
12
结论：对任意电荷分布均成立
高
电荷离散分布：e
E dS
1
S
0
n
qi内
i 1
斯
定 电荷连续分布：
理 线分布：
qi内 dl L
面分布：
qi内
dS
S
体分布：
qi内 dV V
13
3、说明：
1
e
E dS
S
0
qi内
(1)式中 E是闭合曲面S内外所有的电荷共同激发的，
若 qi内 0 ，说明有净电场线在S面内汇聚，
即电场线由正电荷发出，止于负电荷，静电场
是有源场；正电荷是静电场的源头，负电荷是静
电场的尾闾。
(4) 高斯定理是由库仑定律和场强叠加原理导出的, 可适用于任何电场，是电磁场基本规律之一。
15
四、高斯定理在求解场强方面的应用
对电量的分布具有某种对称性的情况下
z
5 ES5 cos ES1
1 2 3 4 5 0
8
三、静电场的高斯定理
1.表述
在真空中的静电场内 任一闭合面的电通量
等于这闭合面内电量的代数和除以0。
n
qi内
E dS i
S
0
E
ds
S
9
2. 高斯定理的导出：
1）点电荷在球形高斯面的圆心
处
球面场强：
E q
4o R2
de
大小：
-q
定性 疏密反映场强大小
定量 单位垂直面积的电力线条数
2
定量规定：
通过单位垂直面积的电力线条数等于该区
域的电场强度值,
高斯定理成立
S q2
q3
12
结论：对任意电荷分布均成立
高
电荷离散分布：e
E dS
1
S
0
n
qi内
i 1
斯
定 电荷连续分布：
理 线分布：
qi内 dl L
面分布：
qi内
dS
S
体分布：
qi内 dV V
13
3、说明：
1
e
E dS
S
0
qi内
(1)式中 E是闭合曲面S内外所有的电荷共同激发的，
若 qi内 0 ，说明有净电场线在S面内汇聚，
即电场线由正电荷发出，止于负电荷，静电场
是有源场；正电荷是静电场的源头，负电荷是静
电场的尾闾。
(4) 高斯定理是由库仑定律和场强叠加原理导出的, 可适用于任何电场，是电磁场基本规律之一。
15
四、高斯定理在求解场强方面的应用
对电量的分布具有某种对称性的情况下
z
5 ES5 cos ES1
1 2 3 4 5 0
8
三、静电场的高斯定理
1.表述
在真空中的静电场内 任一闭合面的电通量
等于这闭合面内电量的代数和除以0。
n
qi内
E dS i
S
0
E
ds
S
9
2. 高斯定理的导出：
1）点电荷在球形高斯面的圆心
处
球面场强：
E q
4o R2
de
大小：
-q
定性 疏密反映场强大小
定量 单位垂直面积的电力线条数
2
定量规定：
通过单位垂直面积的电力线条数等于该区
域的电场强度值,
大学物理(物理学第五版)下册期末复习范围PPT
在磁感应线圈中的磁场强度与穿过线圈的电流成正比，与线圈的匝数成正比。
用于计算磁场强度和电流之间的关系，是电磁学中的基本定律之一。
安培环路定律
安培环路定律的应用
安培环路定律的表述
1
2
3
当载流导体处于磁场中时，会受到力的作用，这个力被称为洛伦兹力。
载流导体在磁场中的受力
根据左手定则判断洛伦兹力的方向，洛伦兹力垂直于导体运动方向和磁感应线方向。
衍射条纹的形成
衍射现象在光学仪器、光谱分析和光学通信等领域有广泛应用。
衍射的应用
光的衍射
03
偏振的应用
光的偏振在光学仪器、显示技术和光学通信等领域有广泛应用。
01
光的偏振原理
光波的振动方向在垂直于其传播方向的平面内只沿一个特定的方向，这种性质称为光的偏振。
02
偏振现象的分类
根据光波的偏振状态，光的偏振可以分为线偏振、椭圆偏振和圆偏振。
电场与电场强度
掌握高斯定理的表述及其应用，理解电场线与电通量的关系。
总结词
高斯定理表述为通过任意闭合曲面的电通量等于该闭合曲面所包围的电荷的代数和除以真空介电常数。高斯定理在静电场中具有重要的应用，可以推导出电场分布、电势差等重要物理量。
详细描述
静电场中的高斯定理
理解电势的概念，掌握电势的计算方法，理解电势差与电场强度的关系。
总结词
详细描述
自感与互感
磁场能量与磁能密度
描述磁场中所蕴含的能量。
总结词
磁场能量是指磁场中所蕴含的能量，其密度与磁感应强度的平方成正比。磁能密度是描述单位体积内的磁场能量，是磁感应强度和磁场能量的乘积。在电磁感应过程中，磁场能量的储存和释放会对电路中的电流产生影响。
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一、电荷 (charge) 1.电荷的种类
原子是电中性的? 自然界中有两种电荷：正电荷、负电荷。
实验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 = n e ; n = 1, 2 , 3,…
电荷量子化是个实验规律
3
§10-1 电荷的量子化及电荷守恒定律
第十章
电荷和静电场
1
第十章 电荷和静电场
§10-1 电荷和库仑定律 §10-2 电场和电场强度 §10-3 高斯定理 §10-4 电势及其与电场强度的关系 §10-5 静电场中的金属导体 §10-6 电容和电容器 §10-7 静电场中的电解质 §10-8 静电场的能量
2
§10-1 电荷的量子化及电荷守恒定律
在真空中两个相对于观察者静止的点电荷之间的相互作
用力的大小与它们所带电量的乘积成正比，与它们之间距
离的平方成反比 ,方向沿两电荷的连线,同号相斥,异 号相吸
F12
设q2 受到 q1 的作用力为F12 则：
q2
F12
k
q1q2 r122
r12 r12
其中 r12 为q1 指向q2 的矢量
q1
r12
3.当带电体在电场中移动时，电场力对带电体作功, 表明电 场具有能量。
实验表明电场具有质量、动量、能量，体现了 它的物质性。
13
例2：两个相同的小球质量都是m，并 带有等量同号电荷q，各用长为l的丝线
悬挂于同一点。由于电荷的斥力作用，
使小球处于图示的位置。如果θ角很小， 试两个求小球的间距x为多少？
例3：两大小相同的球,质量均为m,并带相同的电荷q,一长
度为l的丝线悬挂,如图所示,设θ较小, tgθ可以近似用
sinθ表示,则平衡时两球分开的距离x约等于(其
3、两个带有等量同号电荷，形状相同的金属小球A和B 相互之间的作用力为f ，它们之间的距离远大于小球本 身的直径。现在用一个带绝缘柄的原来不带电的相同的 金属小球C去和小球A接触，再和B接触，然后移去，则 球A球B之间的作用力变为
(a) f / 2 (b) f / 4 (c) 3f / 8 (d) f /10
8
§10-1 电荷的量子化及电荷守恒定律
例1：三个点电荷q1=q2=2.0×10-6C , Q=4.0×10-6C ， 求q1 和 q2 对Q 的作用力。
y
q1
r1
0.3
Q
oθ
0.4
0.3
q2
r2 Fy
F2
Fx
x
F1
F
F1
F2
q1Q
4π 0 r12
0.29N
9
§10-1 电荷的量子化及电荷守恒定律
C、q1=-Q/4;q2=5Q/4 D、q1=-Q/2;q2=3Q/2
2、将某一点电荷Q分成两部分，让它们相距为1米，两
部分的电量分别为q1和q2，两部分均看作点电荷，要使
两电荷之间的库仑力最大，则q1和q2的关系是：
A: q1=2q2 B: 2q1=q2 C: q1=q2 D: q1q2
11
§10-1 电荷的量子化及电荷守恒定律
自然界中的微观粒子有几百种,其中带电粒子所具有 的电荷数均为+e 或-e 的整数倍。因此电荷量子化是普 遍的量子化规律。现代实验结果证明电荷量子化具有相 当高的精度。
在近代物理中发现强子(如质子、中子、介子等)是由 夸克(quark)构成的，夸克所带电量为e的1/3或2/3。但是 到目前为止还没有发现以自由状态存在的夸克。电量的 最小单元不排除会有新的结论，但是电量量子化的基本 规律是不会变的。
在相对论中物质的质量会随其运动速率而变化，但是 实验证明一切带电体的电量不因其运动而改变，电荷是 相对论性不变量。
5
§10-1 电荷的量子化及电荷守恒定律
3.电荷特点
①电荷只有两种，即正(+)电荷和负(－)电荷； ②电荷是量子化的，任何物体所带电荷的量不可 能连续变化，只能一份一份地增加或减少，这种性质 称为电荷的量子化。电荷的最小份额称为基本电荷，
2.电荷守恒 一个与外界没有电荷交换的孤立系统，无论发生
什么变化，整个系统的电荷总量(正、负电荷的代 数和)必定保持不变。这个结论称为电荷守恒定律， 它是物理学中具有普遍意义的定律之一，也是自然 界普遍遵从的一个基本规律。它不仅适用于宏观现 象和过程，也适用于微观现象和过程。
4
§10-1 电荷的量子化及电荷守恒定律
称为真空电容率或真空介电常量。
自然界存在四种力：强力、弱力、电磁力和万有引力, 把10-－ 15m的尺度上两个质子间的强力的强度规定为1, 其它各力的强度 是：电磁力为10－2，弱力为10－9，万有引力为10－39。在原子、 分子的构成以及固体和液体的凝聚等方面，库仑力都起着主要 的作用。
只适用于描述两个相对于观察者为静止的点电荷之间的相互作用
中k 1
4 0
)
1
2lkq2 mg
3
10
§10-1 电荷的量子化及电荷守恒定律
例4：两个点电荷所带电荷之和为Q，问问它们各带 电量为多少时，相互间的作用力最大？
思考
1、两个同号电荷所带电量之和为Q，问它们各带电量为 多少时，其间相互作用力最大
A、q1=Q/2;q2=Q/2
B、q1=Q/4;q2=3Q/4
q2
F12F21Fra bibliotekr12
当q2 与q1 异号时, F12 与r12 方向相反 q1
F21 F12 库仑力满足牛顿第三定律
7
§10-1 电荷的量子化及电荷守恒定律
k 1 9.0 109 N m2 C2
4π 0
是国际单位制中的比例系数
0 8.854 187 817 10 12 C2 /(N m2 )
常用e表示；
③微观粒子所带电荷普遍存在一种对称性，即对 于每一种带正电荷的微观粒子，无一例外地，必然存 在与之相对应的、带等量负电荷的另一种微观粒子；
④遵从电荷守恒定律； ⑤电荷是相对论性不变量，即粒子所带电量与它 的运动速率无关。
6
§10-1 电荷的量子化及电荷守恒定律
二、库仑定律(Coulomb law)
12
§10-2 电场和电场强度
一、电场(electric field )
1. 在电荷周围空间存在一种特殊物质，它可以传递电荷之 间的相互作用力，这种特殊物质称为电场。静止电荷周围 存在的电场，称静电场，这就是所谓的近距作用。
电荷
电场
电荷
2. 任何进入该电场的带电体，都受到电场传递的作用力的 作用，这种力称为静电场力。
原子是电中性的? 自然界中有两种电荷：正电荷、负电荷。
实验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 = n e ; n = 1, 2 , 3,…
电荷量子化是个实验规律
3
§10-1 电荷的量子化及电荷守恒定律
第十章
电荷和静电场
1
第十章 电荷和静电场
§10-1 电荷和库仑定律 §10-2 电场和电场强度 §10-3 高斯定理 §10-4 电势及其与电场强度的关系 §10-5 静电场中的金属导体 §10-6 电容和电容器 §10-7 静电场中的电解质 §10-8 静电场的能量
2
§10-1 电荷的量子化及电荷守恒定律
在真空中两个相对于观察者静止的点电荷之间的相互作
用力的大小与它们所带电量的乘积成正比，与它们之间距
离的平方成反比 ,方向沿两电荷的连线,同号相斥,异 号相吸
F12
设q2 受到 q1 的作用力为F12 则：
q2
F12
k
q1q2 r122
r12 r12
其中 r12 为q1 指向q2 的矢量
q1
r12
3.当带电体在电场中移动时，电场力对带电体作功, 表明电 场具有能量。
实验表明电场具有质量、动量、能量，体现了 它的物质性。
13
例2：两个相同的小球质量都是m，并 带有等量同号电荷q，各用长为l的丝线
悬挂于同一点。由于电荷的斥力作用，
使小球处于图示的位置。如果θ角很小， 试两个求小球的间距x为多少？
例3：两大小相同的球,质量均为m,并带相同的电荷q,一长
度为l的丝线悬挂,如图所示,设θ较小, tgθ可以近似用
sinθ表示,则平衡时两球分开的距离x约等于(其
3、两个带有等量同号电荷，形状相同的金属小球A和B 相互之间的作用力为f ，它们之间的距离远大于小球本 身的直径。现在用一个带绝缘柄的原来不带电的相同的 金属小球C去和小球A接触，再和B接触，然后移去，则 球A球B之间的作用力变为
(a) f / 2 (b) f / 4 (c) 3f / 8 (d) f /10
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§10-1 电荷的量子化及电荷守恒定律
例1：三个点电荷q1=q2=2.0×10-6C , Q=4.0×10-6C ， 求q1 和 q2 对Q 的作用力。
y
q1
r1
0.3
Q
oθ
0.4
0.3
q2
r2 Fy
F2
Fx
x
F1
F
F1
F2
q1Q
4π 0 r12
0.29N
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§10-1 电荷的量子化及电荷守恒定律
C、q1=-Q/4;q2=5Q/4 D、q1=-Q/2;q2=3Q/2
2、将某一点电荷Q分成两部分，让它们相距为1米，两
部分的电量分别为q1和q2，两部分均看作点电荷，要使
两电荷之间的库仑力最大，则q1和q2的关系是：
A: q1=2q2 B: 2q1=q2 C: q1=q2 D: q1q2
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§10-1 电荷的量子化及电荷守恒定律
自然界中的微观粒子有几百种,其中带电粒子所具有 的电荷数均为+e 或-e 的整数倍。因此电荷量子化是普 遍的量子化规律。现代实验结果证明电荷量子化具有相 当高的精度。
在近代物理中发现强子(如质子、中子、介子等)是由 夸克(quark)构成的，夸克所带电量为e的1/3或2/3。但是 到目前为止还没有发现以自由状态存在的夸克。电量的 最小单元不排除会有新的结论，但是电量量子化的基本 规律是不会变的。
在相对论中物质的质量会随其运动速率而变化，但是 实验证明一切带电体的电量不因其运动而改变，电荷是 相对论性不变量。
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§10-1 电荷的量子化及电荷守恒定律
3.电荷特点
①电荷只有两种，即正(+)电荷和负(－)电荷； ②电荷是量子化的，任何物体所带电荷的量不可 能连续变化，只能一份一份地增加或减少，这种性质 称为电荷的量子化。电荷的最小份额称为基本电荷，
2.电荷守恒 一个与外界没有电荷交换的孤立系统，无论发生
什么变化，整个系统的电荷总量(正、负电荷的代 数和)必定保持不变。这个结论称为电荷守恒定律， 它是物理学中具有普遍意义的定律之一，也是自然 界普遍遵从的一个基本规律。它不仅适用于宏观现 象和过程，也适用于微观现象和过程。
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§10-1 电荷的量子化及电荷守恒定律
称为真空电容率或真空介电常量。
自然界存在四种力：强力、弱力、电磁力和万有引力, 把10-－ 15m的尺度上两个质子间的强力的强度规定为1, 其它各力的强度 是：电磁力为10－2，弱力为10－9，万有引力为10－39。在原子、 分子的构成以及固体和液体的凝聚等方面，库仑力都起着主要 的作用。
只适用于描述两个相对于观察者为静止的点电荷之间的相互作用
中k 1
4 0
)
1
2lkq2 mg
3
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§10-1 电荷的量子化及电荷守恒定律
例4：两个点电荷所带电荷之和为Q，问问它们各带 电量为多少时，相互间的作用力最大？
思考
1、两个同号电荷所带电量之和为Q，问它们各带电量为 多少时，其间相互作用力最大
A、q1=Q/2;q2=Q/2
B、q1=Q/4;q2=3Q/4
q2
F12F21Fra bibliotekr12
当q2 与q1 异号时, F12 与r12 方向相反 q1
F21 F12 库仑力满足牛顿第三定律
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§10-1 电荷的量子化及电荷守恒定律
k 1 9.0 109 N m2 C2
4π 0
是国际单位制中的比例系数
0 8.854 187 817 10 12 C2 /(N m2 )
常用e表示；
③微观粒子所带电荷普遍存在一种对称性，即对 于每一种带正电荷的微观粒子，无一例外地，必然存 在与之相对应的、带等量负电荷的另一种微观粒子；
④遵从电荷守恒定律； ⑤电荷是相对论性不变量，即粒子所带电量与它 的运动速率无关。
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§10-1 电荷的量子化及电荷守恒定律
二、库仑定律(Coulomb law)
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§10-2 电场和电场强度
一、电场(electric field )
1. 在电荷周围空间存在一种特殊物质，它可以传递电荷之 间的相互作用力，这种特殊物质称为电场。静止电荷周围 存在的电场，称静电场，这就是所谓的近距作用。
电荷
电场
电荷
2. 任何进入该电场的带电体，都受到电场传递的作用力的 作用，这种力称为静电场力。