普通物理学第五版8-1电荷库仑定律
一、电荷库仑定律
问题：在一个带正电的大导体附近P点放置一个试探正电荷q， 实际上测得它受力F。若考虑到电荷电量不足够小，则F/q比 P点的场强E大还是小？如果大导体带负电，情况如何？
答：要考虑静电感应问题，由于正正排斥，F/q比实际小。
静电场 稳恒电场
静电场----相对于观察者静止的电荷产生的电场 稳恒电场—不随时间改变的电荷分布产生不随时间
和 反向，
引力
注意：只适用两 个点电荷之间
叠加原理 实验表明：两个点电荷之间的作用力并不因
第三个点电荷的存在而改变。
两个以上的点电荷对一个点电荷的作用力，
等于各个点电荷单独存在时对该点电荷作用力
的矢量和
F
Fi
i
在电磁场的量子效应中，经典叠加原理不成立。
电场和电场强度
任意电荷分布 静止或运动
惯性系，点 p(x,y,z)
电子与质子之间的万有引力为
忽略！
所以库仑力与万有引力数值之比为
库仑定律归纳：
点电荷
可以简化为点电荷的条件:
d << r
Q1
r
观察点 P
d
库仑定律：在真空中，两个静止点电荷之间相互
作用力与这两个点电荷的电荷量q1和q2的乘积成正 比，而与这两个点电荷之间的距离r12（或r21）的 平方成反比，作用力的方向沿着这两个点电荷的
改变的电场 两个物理量：场强、电势； 一个实验规律：库仑定律； 两个定理：高斯定理、环流定理。
二、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。 数学表达式 离散状态
3.电荷守恒 ：在宏观和微观上,电荷总量守恒。 4.电荷是一个洛仑兹不变量
电荷与库仑定律
电荷与库仑定律电荷是物理学中的基本概念之一，它描述了物质中所存在的原子和分子带有的电性质。
库仑定律则是描述了电荷之间相互作用的规律。
本文将介绍电荷的性质以及库仑定律的定义和应用。
一、电荷的性质电荷可以分为正电荷和负电荷。
正电荷表示带有正电的粒子，负电荷则表示带有负电的粒子。
根据电荷之间的相互作用规律，同性电荷相互排斥，异性电荷相互吸引。
在自然界中，电荷的存在是普遍的现象。
原子中的负电子和正电子就是带有电荷的粒子。
电荷还可以通过摩擦、感应等方式转移。
电荷的量的单位是库仑（Coulomb），正电荷和负电荷的数量一般是相等的，相互抵消。
二、库仑定律的定义库仑定律是描述电荷之间相互作用的规律，其数学表达式如下：F = k * (|q1| * |q2|) / r^2其中，F表示电荷之间的相互作用力，k为电磁力常量，q1和q2分别表示两个电荷的量，r表示两个电荷之间的距离。
根据库仑定律可知，当两个电荷的量增大时，它们之间的作用力也会增大；当两个电荷之间的距离减小时，它们之间的作用力也会增大。
三、库仑定律的应用库仑定律在物理学和工程中有广泛的应用，以下列举几个常见的应用场景。
1. 静电力的计算库仑定律可以用来计算在给定电荷量和距离条件下的静电力。
例如，当我们知道两个电荷的量和距离时，可以通过库仑定律计算出它们之间的相互作用力。
2. 电场的计算根据库仑定律，我们可以计算出电场的强度。
电场是描述电荷对周围空间的影响力的物理量。
根据库仑定律，可以计算出某一点空间中的电荷对该点的电场强度。
3. 电荷的移动与聚集在电子学和电力工程中，我们需要了解电荷的移动与聚集情况。
通过库仑定律，可以计算出电荷在不同情况下的受力情况，从而推断电荷的移动和聚集情况。
4. 静电场的影响和防护静电场的存在会对周围环境产生一定的影响，有时候还会对设备和人体带来危险。
通过运用库仑定律，可以计算出静电场的分布情况，并采取相应的防护措施，以保障设备和人员的安全。
库仑定律——精选推荐
库仑定律库仑定律库仑扭秤来的。
扭秤的结构如下：在细金属丝下悬挂一根秤杆，它的一端有一小球A，另一端有平衡体P，在A旁还置有另一与它一样大小的固定小球B。
为了研究带电体之间的作用力，先使A、B各带一定的电荷，这时秤杆会因A端受力而偏转。
转动悬丝上端的悬钮，使小球回到原来位置。
这时悬丝的扭力矩等于施于小球A 上电力的力矩。
如果悬丝的扭力矩与扭转角度之间的关系已事先校准、标定，则由旋钮上指针转过的角度读数和已知的秤杆长度，可以得知在此距离下A、B之间的作用力。
如何比较力的大小【通过悬丝扭转的角度可以比较力的大小】库仑定律公式COULOMB’S LAW库仑定律——描述静止点电荷之间的相互作用力的规律。
在真空中，点电荷 q1 对 q2的作用力为F=k*(q1*q2)/r^2 (可结合万有引力公式F=Gm1m2 /r^2来考虑）其中：r ——两者之间的距离r ——从 q1到 q2方向的矢径k ——库仑常数上式表示：若 q1 与 q2 同号， F 12沿 r 方向——斥力若两者异号，则 F 12 沿 - r 方向——吸力.显然 q2 对 q1 的作用力F21 = -F12 （1-2）在MKSA单位制中力 F 的单位：牛顿（N）=千克· 米/秒2(kg·m/S2)（量纲：M LT - 2）电量 q 的单位：库仑（C）定义：当流过某曲面的电流1 安培时，每秒钟所通过的电量定义为 1 库仑，即1 库仑（C）= 1 安培·秒（A · S）（量纲：IT）比例常数 k = 1/(4*π*e0)=9.0x10^9 牛·米2/库2（N*m^2/C^2)e0 = 8.854 187 818(71)×10^(-12) C^2/( N ·m^2) ( 通常表示为法拉/米 )荷”.库仑定律示意图(5张)设计出一种电摆就可进行实验。
普通物理学第五版第8章静电场答案
2
代入得到:
x
=
q
(2π
2l 0 mg
)1
3
题号 结束
(1)若 l =1.20m, m =10g, x = 5.0cm
求: q
ε 解:
从式 x
=
(2πq
2l 0 mg
)1
3
得到:
ε q
=
(2π
0 mg x l
)3 1
2
=±2.38×10-8C
(2)若
dq dt
=1.0×10-9C/s
求:
dx dt
2.0 x2
5.0 + (x +0.10)2
(V/m)
题号 结束
(2)在-0.10<x <0区间
ε E2 =
1
4π
0
q2 (x +0.10)2
q1 x2
=
9×104
5.0 (x +0.10)2
2.0 x2
(V/m)
(3)在<x <-0.10区间
ε E3 =
1
4π
0
q1 x2
q2 (x +0.10)2
q2
C
B
题号 结束
已知： q1 =1.8×10-9C,q2= -4.8×10-6C、 BC = 0.04m，AC = 0.03m。
求:Ec 。
A
ε E1
=
4π
q1 0 (AC
)2
q1
=
9×109×(
1.8×10-9 3.0×10-2
)
2
C
E2
q2 B
=1.8×104 V/m
E1
库仑定律-高中物理
库仑定律库仑定律（英文：Coulomb's law）：是电磁场理论的基本定律之一。
真空中两个静止的点电荷之间的作用力与这两个电荷所带电量的乘积成正比，和它们距离的平方成反比，作用力的方向沿着这两个点电荷的连线，同名电荷相斥，异名电荷相吸。
公式：F=k*(q1*q2)/r^2 。
库仑定律成立的条件：真空中；静止；点电荷。
（静止是在观测者的参考系中静止，中学计算一般不做要求）库仑定律：法国物理学家查尔斯·库仑于1785年发现，因而命名的一条物理学定律。
库仑定律是电学发展史上的第一个定量规律。
因此，电学的研究从定性进入定量阶段，是电学史中的一块重要的里程碑。
库仑定律阐明，在真空中两个静止点电荷之间的相互作用力与距离平方成反比，与电量乘积成正比，作用力的方向在它们的连线上，同号电荷相斥，异号电荷相吸。
真空中两个点电荷之间的相互作用力F的大小，跟它们的电荷量Q1.Q2的乘积成正比，跟它们的距离r的二次方成反比；作用力的方向沿着它们的连线。
同种电荷相斥，异种电荷相吸。
上述结论可表示为F=KQ1.Q2/r²，式中，K是静电常量。
如果各个物理量都采用国际制单位，即电荷量的单位用C(库)，力的单位用N，距离的单位用m,则K=9.0×910N·m²/C²定义：真空中两个静止点电荷之间的互相作用力，与它们的距离的2次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。
验证:库仑定律是1784年至1785年间法国物理学家查尔斯·库仑通过扭秤实验总结出来的。
物理意义(1)描述点电荷之间的作用力，仅当带电体的半径远小于两者的平均距离，才可看成点电荷(2）描述静止电荷之间的作用力，当电荷存在相对运动时，库仑力需要修正为电磁力（Lorentz力）。
但实践表明，只要电荷的相对运动速度远小于光速c，库仑定律给出的结果与实际情形很接近。
注意事项(1)库仑定律只适用于计算两个点电荷间的相互作用力，非点电荷间的相互作用力,库仑定律不适用。
电荷库仑定律场强课件.ppt
rˆ比1F21。2 作用rˆk21力q表的r11示q22方2单向rˆ位1沿2矢着量两个点F1电2 F荷2q的11 连r线1k2 方qrq1向2q2212.
rˆ21
F21 F12 库仑力满足牛顿第三定律
F21
k
1
9 0109 N
m2
C 2
在[SI]中的库仑定律 的比例系数
每个点电荷单独作用力之矢量和
F0
n i 1
F0i
n i 1
1
4 0
q0qi r02i
rˆ0i
q1
rO1
rO3
qo F0
q3
rO 2
rO 4
q4
q2
（下一页）
§8 -3 电场和电场强度 一、电场(Electric field)及其物质性：
1. 什么是电场？带电体周围空间存在的一种特殊的物质。其重 要性质之一就是当有外来电荷处于其中时会受到电场力的作用.
q0
（下一页）
（2）点电荷系 q1, q2 , q3,...产生的电场中的场强计算
场强迭加原理：电场中任何一点的总场强等于各个
点电荷单独存在时在该点各自产生的场强的矢量和。
这就是场强叠加原理。
E2
E
E1
Ei
qi
4 0ri 2
rˆi
n
E Ei i 1
1
dq edV
S
V
edS 4 0r 2
rˆ
edV 4 0r 2
rˆ
（下一页）
例题1：求电偶极子中垂线上距离中心较远处一点的场强
等量异号电荷 q 、 q，相距为 l，它相对
电荷 库仑定律 电场
电荷库仑定律电场
电荷是物质所具有的一种属性，它是造成物质之间相互作用的基本原因之一。
电荷可以分为正电荷（+）和负电荷（-）两种。
库仑定律是描述电荷之间相互作用的定律。
它规定了电荷之间的相互作用力的大小与距离的关系。
库仑定律可以表示为：
F = k * |q1 * q2| / r^2
其中，F表示电荷间的相互作用力，k为库仑常数，q1和q2
分别表示电荷1和电荷2的电荷量，r表示电荷之间的距离。
根据库仑定律可以看出，同种电荷之间的相互作用力是相互排斥的，异种电荷之间的相互作用力是相互吸引的。
电场是电荷周围的一个物理量，它描述了电荷对其他电荷或电荷所受力的影响。
电场可以分为静电场和电磁场两种。
静电场指的是没有随时间变化的电场，它是由固定电荷产生的；而电磁场是由电荷的运动引起的，它随时间变化。
在静电场中，我们可以用电场强度来描述电荷的电场。
电场强度E表示单位正电荷在该点所受到的力。
电场强度的定义为：
E =
F / q
其中，E表示电场强度，F表示电荷所受到的力，q表示电荷量。
电场强度的单位是牛顿/库仑（N/C）。
总结起来，电荷之间的相互作用可以通过库仑定律来描述，电场则是电荷周围的一种物理量，可以通过电场强度来描述。
库仑定律
库仑定律库仑定律（Coulomb's law），法国物理学家查尔斯·库仑于1785年发现，因而命名的一条物理学定律。
库仑定律是电学发展史上的第一个定量规律。
因此，电学的研究从定性进入定量阶段，是电学史中的一块重要的里程碑。
库仑定律阐明，在真空中两个静止点电荷之间的相互作用力与距离平方成反比，与电量乘积成正比，作用力的方向在它们的连线上，同号电荷相斥，异号电荷相吸。
发现过程及地位1767年，英格兰化学家约瑟夫·普利斯特里猜测电荷之间的相互作用力具有类似于万有引力的平方反比形式。
[1][2]1769年，苏格兰物理学家约翰·罗比逊首次通过实验发现两个带电球体之间的作用力与它们之间距离的2.06次方成反比。
[3]1770年代早期，著名英国物理学家亨利·卡文迪什通过巧妙的实验，得出了带电体之间的作用力依赖于带电量与距离，并得出静电力与距离的次方成反比，只是卡文迪什没有公布这个结果。
[4]后来，麦克斯韦利用与卡文迪什类似的方法，得出静电力与距离的次方成反比的结果。
[4]库仑定律是电学的基本定律，其中平方反比关系是否精确成立尤其重要，而根据现代量子场论，静电力的平方反比关系是与光子的静质量是否精确为零相关的，所以，对静电力的平方反比关系的精确验证，关系着现代物理学基本理论的基础。
当前对库仑定律平方反比关系的验证越来越精确，如1971年进行的一次实验，给出库仑定律与平方反比关系的偏差小于。
[5]纯量形式库仑扭秤(torsion balance) 示意图。
库仑使用扭秤来测量两个点电荷彼此互相作用的静电力，从而创立了库仑定律。
该图描述了库仑定律的基本原理：同号电荷相互吸引，异号电荷相互排斥。
库仑定律的标量形式只描述两个点电荷彼此相互作用的静电力的大小。
一个电量为的点电荷作用于另一个电量为的点电荷，其静电力的大小，可以用方程表达为，其中，是两个点电荷之间的距离，是库仑常数[6]。