1、2020年人大附中高中物理竞赛辅导课件(静电场)电荷-库仑定律(共18张PPT)静电场静电场-相对于观察者静止的电荷产生的电场相对于观察者静止的电荷产生的电场两个物理量两个物理量：电场场强、电势；：电场场强、电势；一个实验规律一个实验规律：库仑定律；：库仑定律；两个定理两个定理：高斯定理、环路定理高斯定理、环路定理电荷守恒定律电荷守恒定律：在一个与外界没有电荷交换的系统在一个与外界没有电荷交换的系统内内,正负电荷的代数和在任何物理过程中保持不变。正负电荷的代数和在任何物理过程中保持不变。电荷的电荷的量子化效应量子化效应：q=ne一、电荷的量子化一、电荷的量子化电荷的种类：正电荷、负电荷电荷的种
2、类：正电荷、负电荷电荷的性质：同号相斥、异号相吸电荷的性质：同号相斥、异号相吸电量：电荷的多少电量：电荷的多少 单位：库仑单位：库仑 符号：符号：C二、二、电荷守恒定律电荷守恒定律电荷电荷 库仑定律库仑定律二、库仑定律二、库仑定律0221rrqqkF or单位矢量，由单位矢量，由施力物体指向受力物体施力物体指向受力物体。电荷电荷q1作用于电荷作用于电荷q2的力。的力。F 真空中两个静止的点电荷之间的作用力真空中两个静止的点电荷之间的作用力（静电静电力力），与它们所带电量的乘积成正比，与它们之间的），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，作用力方向沿着这两个点电荷的距离的平方
3、成反比，作用力方向沿着这两个点电荷的连线。连线。1q2qror041 k真空介电常数。真空介电常数。0 22902121201094110858 CNmkmNC .讨论讨论库仑定律包含同性相斥，异性相吸这一结果。库仑定律包含同性相斥，异性相吸这一结果。0221041rrqqF rrqqrrqqF3210022104141 注意：只适用两个点电荷之间注意：只适用两个点电荷之间所以库仑力与万有引力数值之比为所以库仑力与万有引力数值之比为 39103.2 geFF牛）(102.848202ReFe 电子与质子之间静电力（库仑力）为吸引力电子与质子之间静电力（库仑力）为吸引力 NRGmMFg47210
4、6.3 电子与质子之间的万有引力为电子与质子之间的万有引力为例：在氢原子中，电子与质子的距离为例：在氢原子中，电子与质子的距离为5.3 10-11米，试求静电力及米，试求静电力及万有引力，并比较这两个力的数量关系。万有引力，并比较这两个力的数量关系。（溧水中学竞赛讲义）（溧水中学竞赛讲义）忽略！忽略！解：由于电子与质子之间距离约为它们自身直径的解：由于电子与质子之间距离约为它们自身直径的10105 5倍，倍，因而可将电子、质子看成点电荷。因而可将电子、质子看成点电荷。数学表达式数学表达式离散状态离散状态:N1iiFF0204iiiirrqqF 连续分布连续分布:FdF0204rrqdqFd 1
5、q2q1Fq10r20r2FF静电力的叠加原理静电力的叠加原理 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。存在时作用于该电荷的静电力的矢量和。静电力的两种观点：静电力的两种观点：电荷电荷电荷电荷“电力电力”应为应为“电场力电场力”。力的传递不需要媒介，不需要时间。力的传递不需要媒介，不需要时间。超距作用：超距作用：近距作用：近距作用：法拉第指出，电力的媒介是电场，法拉第指出，电力的媒介是电场，电荷产电荷产生电场；电场对其他电荷有力的作用。生电场；电场对其他电荷有力的作用。电场电场AE电场电场 BE电荷电荷A电荷电荷B
6、产生产生产生产生作用作用作用作用电场强度电场强度当电荷静止不动时，两种观点的结果相同。但当电当电荷静止不动时，两种观点的结果相同。但当电荷运动或变化时，则出现差异。近代物理学证明荷运动或变化时，则出现差异。近代物理学证明“场场”的观点正确。的观点正确。电场电场电荷电荷电荷电荷一、电场一、电场叠加性叠加性:与万有引力场相同与万有引力场相同研究方法：研究方法：能量法能量法引入电势引入电势 uE力法力法引入场强引入场强对外表现：对外表现：a.对电荷（带电体）施加作用力对电荷（带电体）施加作用力b.电场力对电荷（带电体）作功电场力对电荷（带电体）作功二、电场强度二、电场强度0qFE 场源场源电荷电荷试
7、验试验电荷电荷q0qF),(zyxEE a.由由 是否能说，是否能说，与与 成正比，与成正比，与 成反比？成反比？0qFE EF0qQ qP Q0E P 0EqF 讨论讨论b.一总电量为一总电量为Q0的金属球，在它附近的金属球，在它附近P点产生的场强点产生的场强为为 。将一点电荷。将一点电荷q0引入引入P点，测得点，测得q实际受力实际受力 与与 q之比为之比为 ，是大于、小于、还是等于，是大于、小于、还是等于P点的点的0E0EFqF三 点电荷的电场强度点电荷的电场强度020041rrqqF 020041rrqqFE 02041rrqE )(0 qP0r E0r)(0 qPE四、场强叠加原理四、
8、场强叠加原理点电荷系点电荷系1q2qP10r1EE2E20r iiEqFqFE00 NiiFF102041iiiiiirrqEE 点电荷系的电场点电荷系的电场iziziyiyixixEEEEEE ,场强在坐标轴上的投影场强在坐标轴上的投影kEjEiEEzyx 电荷连续分布带电体的电场电荷连续分布带电体的电场PdqEd0r EdE0204rrdqEd 连续带电体连续带电体的的电场具体方法电场具体方法:0204rrdqEd zzyyxxdEEdEEdEEPdqEd0r在带电体上取一电荷元在带电体上取一电荷元dq,其其电场为电场为:再将点电荷的电场在直角坐标系中投影并积分再将点电荷的电场在直角坐标系中投影并积分 coscoscosdEdEdEdEdEdEzyx其中其中,分别分别 为与为与 x,y,z 的夹角的夹角Ed电荷元随不同的电荷分布应表达为电荷元随不同的电荷分布应表达为体电荷体电荷dVdq 面电荷面电荷dSdq 线电荷线电荷ldqd kEjEiEEzyx 最后将各分量按矢量合成最后将各分量按矢量合成
