電荷的電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象

第六章電荷的電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象§6-1靜止電荷的電現(xiàn)象靜電場電荷：量度物體帶電程度的量種類：“+”、“-”，同性相斥，異性相吸。量子性：q-ne；e=L6義10-19C191年3密立根油滴實(shí)驗(yàn)測得。電荷守恒定律：對一個系統(tǒng)而言，如果沒有凈電荷出入其邊界，那么該系統(tǒng)內(nèi)正、負(fù)電荷的代數(shù)和保持不變。庫侖定律：描述點(diǎn)電荷間相互作用的基本規(guī)律。i 點(diǎn)電荷：帶電體本身的線度比它到帶電體的距離小很多時，帶電體—點(diǎn)電荷2． 庫侖定律：不iqqq1qqf--f-k12r= /產(chǎn)2r21 712r204兀？ r200在制中，k-8.988x109x9.0x109(Nm2C-2)1￡-x8.85x10-12C2m-2n-10 4兀k引入“4?！币蜃?，可使由庫侖定律導(dǎo)出的一些常用公式中不出現(xiàn)“4?！币蜃?電.力疊加原理TOC\o"1-5"\h\zrr r rf=f+f+…+f12 nry1qnq.r

f-- 0ir4k￡r20i

i-1 0ri三.電場：存在于電荷周圍空間的一種物質(zhì)靜電場：相對于觀察者靜止的電荷產(chǎn)生的電場靜電場的主要表現(xiàn)對引入其中的電荷有力的作用電荷在其中運(yùn)動時，電場力要對它作功使引入其中的導(dǎo)體或電介質(zhì)分別產(chǎn)生靜電感應(yīng)現(xiàn)象和極化現(xiàn)象歷史上對電荷間相互作用的理解：“超距”，“以太”， “場”^四電場強(qiáng)度EE_f1定義：E-彳0物理意義：描述電場中某點(diǎn)電場性質(zhì)的物理量單位：1N/C=1V/m量綱：MLIM-3五.場強(qiáng)疊加原理n^ ^ ^ ^ ^E=E+E+…+E=乙E

12 n ii=1六.場強(qiáng)的計(jì)算點(diǎn)電荷的場強(qiáng)^E=f_=_1_qrq 4?！阹2000點(diǎn)電荷系的場強(qiáng)rr1q

E=￡E=￡ ZLri 4兀？r20i0ri任意帶電體的場強(qiáng)dE=dqr4兀？r200E=JdE=Jdqr4兀？r200例題計(jì)算真空中（）電偶極子延長線上一點(diǎn)的場強(qiáng)；（）電偶極子中垂線上一點(diǎn)的場強(qiáng)；（）電偶極子在勻強(qiáng)電場中受的力矩。例題 真空中有一均勻帶電直導(dǎo)線，棒長，電荷線密度九九求距棒為的點(diǎn)的場強(qiáng)。例題 計(jì)算真空中，半徑為R電量為 的均勻帶電圓環(huán)軸線上一點(diǎn)的場強(qiáng)。例題 計(jì)算真空中，半徑為R電量為 的均勻帶電圓盤軸線上一點(diǎn)的場強(qiáng)?！?-3電場對電荷的作用1、靜電場對電荷的作用力，不管電荷運(yùn)動與否都有F=qE2、運(yùn)動電場對靜止電荷的作用力 F=qE3、運(yùn)動電荷對運(yùn)動電荷的作用力F=qE+qPx（上xE）p為q的速度，0 0 c2 0v為運(yùn)動參考系相對靜止參考系的速度?！?-4運(yùn)動電荷的磁場1、磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小B=二 其中F=qVxBqv m1±2、速度為V的勻速運(yùn)動的電荷的磁場和電場的關(guān)系B=—xEc23、洛倫茲力公式F=qE+q—xBv為q的速度。00 0本章思考題附答案6—1有兩個帶電量不相等的點(diǎn)電荷，它們相互作用時，是否電量大的電荷受力大，電量小的電荷受力小試說明理由。答：不是。這兩個電荷間的靜電力是一對作用力和反作用力，大小相等，由庫侖1qq定律一k昔給出。0一 在一個帶正電的金屬球附近點(diǎn)放置一個試驗(yàn)電荷qq〉,測得它00

F受力為。若考慮到q不是足夠小時，則—比點(diǎn)的場強(qiáng)大，等于，還是0q0小如果金屬球帶負(fù)電，情況如何答：當(dāng)試驗(yàn)電荷的電量q不是足夠小時，它將影響金屬球上電荷的分布，由于0F靜電感應(yīng)，金屬球上的正電荷將遠(yuǎn)離點(diǎn)，使點(diǎn)的場強(qiáng)比原來的小。而—是q0金屬球上電荷重新分布后測得的點(diǎn)的場強(qiáng)，它比點(diǎn)實(shí)際的場強(qiáng)要小。若金屬球帶負(fù)電，則情況相反。1q一根據(jù)點(diǎn)電荷場強(qiáng)公式=4^72，當(dāng)所考察的點(diǎn)和點(diǎn)電荷的距離一0時，則場強(qiáng)一8,但這是沒有物理意義的，對這個似是而非的問題應(yīng)如何解釋答：上式只對點(diǎn)電荷成立。當(dāng)一時，帶電體不能看作點(diǎn)電荷，該帶電體的場強(qiáng)不能由上式直接給出，而應(yīng)根據(jù)帶電體的形狀、尺寸、電荷分布情況疊加求出，求出的也不會是8。一電偶極子在均勻電場中和在不均勻電場中受到作用力的情況有何不同答：在均勻電場中，電偶極子的正負(fù)電荷受到的電場力的大小相等，方向相反，合力是零；受到的力矩M=pxE它只能發(fā)生轉(zhuǎn)動而不發(fā)生平動。e在非均勻電場中，電偶極子的正負(fù)電荷受到的電場力的大小一般不再相等，合力不再是零，受到的力矩M=pxE,它可以同時發(fā)生轉(zhuǎn)動和平動e一真空中、兩板平行放置，相距，板面積為，分別帶有和的電量。關(guān)1qq于兩板間的相互作用力，有人根據(jù)庫侖定律說F=而二卡；有人根據(jù) ，所以F所以F=q2-,

￡S0又得到如下兩種說法，一種認(rèn)為板間場強(qiáng)E=°￡0另一種說法認(rèn)為一塊帶電板處于另一塊帶電板的電場中，場強(qiáng)應(yīng)為E=京,0這塊板受到的作用力為F=J。他們說得對不對到底 等于多少為什么？2￡S0答：兩板的相互作用力是F=~q-。首先，兩帶電板不是點(diǎn)電荷，相互作用力2sS0不能由庫侖定律直接給出。其次，計(jì)算兩板之間的靜電力時，只能視其中一板在另一板的電場中受力，該電場的場強(qiáng)是其中一個帶電平板產(chǎn)生的，其值為E=—,而不肘=2,故兩板間的靜電力源二~q~2s s 2sS00 0一 空氣的擊穿場強(qiáng)為X6?-1,直徑為 的導(dǎo)體球在空氣中能攜帶的最大電量為多少。_1q答：帶電導(dǎo)體球在空氣介質(zhì)中的場強(qiáng)=4^72，靠近導(dǎo)體表面的場強(qiáng)最強(qiáng)。01q要使空氣不擊穿，應(yīng)保證4兀s < ,故導(dǎo)體球能攜帶的最大電量是g0q=5.X5160-7CM一—個中性的金屬球，帶上負(fù)電后，其質(zhì)量是增加，不變，還是減少答：中性金屬球帶上負(fù)電，相當(dāng)于獲得電子，故其質(zhì)量增加。一電子以速度7?-1作