高二物理競賽第七章 靜止電荷的電場課件

一、掌握電場強(qiáng)度概念，掌握利用疊加原理分析、求解電場強(qiáng)度的基本方法。二、掌握靜電場的高斯定理，掌握利用高斯定理計(jì)算電場強(qiáng)度的條件和方法。教學(xué)基本要求三、掌握靜電場的環(huán)路定理和電勢的概念，掌握用電勢的疊加原理求電勢的基本方法。第七章靜止電荷的電場四、理解電勢與電場強(qiáng)度的關(guān)系。七、理解電容器概念和典型的連接方式。了解電容器的充、放電過程。八、理解電場的能量和能量密度概念。五、理解導(dǎo)體的靜電平衡條件，能分析簡單導(dǎo)體系統(tǒng)在靜電平衡時(shí)的電荷分布、電場強(qiáng)度和電勢。六、理解電介質(zhì)的極化機(jī)理及其描述，掌握有電介質(zhì)時(shí)的高斯定理?！?-1物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)庫侖定律一、電荷對電的最早認(rèn)識：摩擦起電和雷電。兩種電荷：正電荷和負(fù)電荷。電性力：同號相斥、異號相吸。電荷量：物體帶電荷的多少。二、電荷守恒定律

物質(zhì)由原子組成，原子由原子核和核外電子組成，原子核又由中子和質(zhì)子組成。中子不帶電，質(zhì)子帶正電，電子帶負(fù)電。質(zhì)子數(shù)和電子數(shù)相等，原子呈電中性。由大量原子構(gòu)成的物體也就處于電中性狀態(tài)，對外不顯示電性。物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)理論起電的實(shí)質(zhì)所謂起電，實(shí)際上是通過某種作用，使物體內(nèi)電子不足或者過多而呈現(xiàn)帶電狀態(tài)。

例如：通過摩擦可使兩個(gè)物體接觸面溫度升高，促使一定量的電子獲得足夠的動能從一個(gè)物體遷移到另一個(gè)物體，從而使獲得更多電子的物體帶負(fù)電，失去電子的物體帶正電。電荷守恒定律

實(shí)驗(yàn)證明，在一個(gè)與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)內(nèi),無論經(jīng)過怎樣的物理過程，系統(tǒng)正、負(fù)電荷量的代數(shù)和總是保持不變。如：正電子

宏觀帶電體的帶電量qe，準(zhǔn)連續(xù)。

夸克模型。

e=1.60210－19C，為一個(gè)電子所帶電荷量。三、電荷量子化電荷量只能取分立的、不連續(xù)量值的性質(zhì)，稱為電荷的量子化。

Q=NeN=±1,2,3…點(diǎn)電荷

可以簡化為點(diǎn)電荷的條件：當(dāng)帶電體的形狀和大小與它們之間的距離相比可忽略時(shí)，這些帶電體可看作是點(diǎn)電荷。rq1dq2四、庫侖定律即：1785年，庫侖從扭秤實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)出了庫侖定律。扭秤庫侖定律

在真空中，兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間相互作用力與這兩個(gè)點(diǎn)電荷的電荷量q1和q2的乘積成正比，而與這兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的距離r12(或r21)的平方成反比，作用力的方向沿著這兩個(gè)點(diǎn)電荷的連線，同號相斥，異號相吸。q1q2單位制有理化ε0為真空電容率，則真空中庫侖定律數(shù)學(xué)形式:q1q2說明：1.“靜止”是指慣性系中相對于觀察者靜止。2.適用于點(diǎn)電荷。3.q1、q2取代數(shù)值。4.遵守牛頓第三定律。靜電力的疊加原理：1Fr

實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)空間中有兩個(gè)以上的點(diǎn)電荷時(shí)，作用在某一點(diǎn)電荷上的總靜電力等于其它各點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)對該點(diǎn)電荷所施靜電力的矢量和，這一結(jié)論叫做靜電力的疊加原理。自然界存在的幾種靜電力：原子結(jié)合成分子的結(jié)合力；原子、分子結(jié)合形成液體或者固體時(shí)的結(jié)合力；化學(xué)反應(yīng)和生物過程中的結(jié)合力(DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)的形成)。例題7-2

按量子理論，在氫原子中，核外電子快速地運(yùn)動著，并以一定的概率出現(xiàn)在原子核(質(zhì)子)的周圍各處，在基態(tài)下，電子在半徑r＝0.529×10-10ｍ的球面附近出現(xiàn)的概率最大。試計(jì)算在基態(tài)下,氫原子內(nèi)電子和質(zhì)子之間的靜電力和萬有引力,并比較兩者的大小。引力常數(shù)為G=6.67×10-11N·m2/kg2。

解:

按庫侖定律計(jì)算,電子和質(zhì)子之間的靜電力為應(yīng)用萬有引力定律,電子和質(zhì)子之間的萬有引力為

可見在