4.1電荷和庫(kù)侖定律

1、電磁學(xué) 研究宏觀電磁現(xiàn)象1 1720世紀(jì)前葉，通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究和理論分析，認(rèn)識(shí)到電磁現(xiàn)象是與電場(chǎng)和磁場(chǎng)相聯(lián)系， 矢量場(chǎng)：如果在空間各點(diǎn)存在著一個(gè)矢量，它的大小和方向都是空間位置和時(shí)間的函數(shù)，這個(gè)矢量就形成一個(gè)矢量場(chǎng)。 通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論假設(shè)，總結(jié)出麥克斯韋方程組。 電場(chǎng)和磁場(chǎng)都是矢量場(chǎng)，相應(yīng)矢量為電場(chǎng)強(qiáng)度 E 和磁感應(yīng)強(qiáng)度 B （或磁場(chǎng)強(qiáng)度H）。 用矢量場(chǎng)的數(shù)學(xué)性質(zhì)來(lái)表達(dá)電磁學(xué)規(guī)律，建立了以麥克斯韋方程組為基礎(chǔ)的電磁學(xué)理論。2積分形式微分形式麥克斯韋方程組（真空）3積分形式微分形式麥克斯韋方程組4第4章 靜電場(chǎng) 4.1 電荷和庫(kù)侖定律 4.2 電場(chǎng)和電場(chǎng)強(qiáng)度 4.3 電通量和高斯定理 4.4 靜電

2、場(chǎng)的環(huán)路定理和電勢(shì) 4.5 由電勢(shì)求電場(chǎng)強(qiáng)度54.1 電荷和庫(kù)侖定律 4.1.1 電荷 4.1.2 庫(kù)侖定律64.1.1 電荷 電荷：基本粒子的內(nèi)稟屬性，不能獨(dú)立于基本粒子存在。 電荷的量子化：物體所帶電量只能是以某一最小電量為單元離散變化?；倦姾桑?實(shí)驗(yàn)證實(shí)：電子半徑小于1018m，把電子看成點(diǎn)電荷在這么小范圍內(nèi) e 保持穩(wěn)定? 密立根油滴實(shí)驗(yàn)。 【思考】為什么？目前實(shí)驗(yàn)研究尚未深入到這一尺度 帶電的幾何點(diǎn) 電子結(jié)構(gòu)？7 實(shí)驗(yàn)表明：帶電物體的電量與物體的運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)，即在不同慣性系中觀測(cè)，同一帶電物體的電量相同。 電荷守恒定律：在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的一切宏觀過(guò)程和微觀過(guò)程中，孤立系統(tǒng)的總電量保持不變

3、。4.1.2 庫(kù)侖定律 兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷在真空中的相互作用力的大小，與兩個(gè)點(diǎn)電荷電量的乘積成正比，與它們之間的距離平方成反比；同號(hào)電荷相斥，異號(hào)電荷相吸。8在國(guó)際單位制（SI）中： 真空介電常量、真空電容率： 8.99109 C2 Nm29 實(shí)驗(yàn)表明，距離在1017107m范圍內(nèi)庫(kù)侖定律精確的成立。 維系電子和原子核形成原子的是庫(kù)侖力，而不是萬(wàn)有引力。 實(shí)驗(yàn)表明，兩個(gè)以上的點(diǎn)電荷對(duì)一個(gè)點(diǎn)電荷的作用力，等于各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)對(duì)該點(diǎn)電荷庫(kù)侖力的矢量和 庫(kù)侖力還是原子構(gòu)成分子，分子構(gòu)成固體、液體等凝聚態(tài)物質(zhì)的主要相互作用。電力疊加原理：10 給定電荷分布，原則上用庫(kù)侖定律和電力疊加原理可以解決全部靜電學(xué)問(wèn)題。 【例4.1】在一長(zhǎng)度為L(zhǎng)、單位長(zhǎng)度的電量為的均勻帶電細(xì)棒的延長(zhǎng)線上，與棒端距離為a處有一點(diǎn)電荷q0。求q0受到的庫(kù)侖力。解電荷元：dq=dx 可視為點(diǎn)電