1、2018/9/28 第三篇 电 磁 学 2018/9/28 第五章 真 空 中 的 静 电 场 电荷与电场、库仑定律 电场强度 电通量、高斯定理 静电场的环路定理、电势能与电势 电场中的导体 电容 电容器 静电场的能量 电荷间的相互作用能 5-1 电荷 库仑定律 (Electric Charge and Coulomds Law) 实验证明 ,自然界只存在两种电荷 ， 分别称为 正电荷 和 负电荷 。 同种电荷互相排斥 ， 异种电荷互相吸引 。 一、 电荷与电场 第 五 章 真空中的静电场 (ELECTROSTATIC) 电场 ： 带电体 之间的 相互作用 是通过 电场 实现的。 静电场的对外
2、表现 ： （ 1）电场中的任何 带电体 都将受到 电场力 的作用。 （ 2）静电场中的导体与电介质分别产生 静电感应 和 极化现象。 （ 3）带电体在 电场中移动 时，电场力将对其 作功 。 电场是物质的，具有能量与动量 。 静电场是指由静止的电荷所形成的电场。 带电体 电场 带电体 电荷守恒定律 (Conservation of Electric Charge ) 在一个与外界没有电荷交换的系统内 ， 无论进行 怎样的物理过程 ， 系统内正 、 负电荷量的代数和总是 保持不变 。 物质的电结构 ：物质由分子组成，分子由原子组成，原子 由 带正电的原子核 和绕核运动的 带负电的电子 组成。 （
3、 1）用物质的电结构解释 基本电现象 。 （ 2）明确 导体与电介质在电结构 上的 区别与特点 。 晶格点阵 自由电子 自由电荷与束缚电荷 导体中的 静电感应 现象与电介质的 极化现象 电介质及其极化的微观机制 正、负电荷中心重合的分子称为无极分子。 由无极分子构成的电介质 无极分子电介质。 正、负电荷中心不重合的分子称为有极分子。 由有机分子构成的电介质 有极分子电介质 有极分子电介质和与无极分子电介质 无极分子电介质的极化 位移极化 取向极化 有极分子电介质的极化 注意：电介质极化与导体静电感应的区别。 物体所带的电荷量不可能连续地取任意量值 ， 而只能取电子或质子电荷量的整数倍值 电荷量
4、的这种只能取分立的 、 不连续量值的性质 ， 称为 电荷的量子化 一个电子或质子电荷量为 e =1.602189246 10 19 库仑 电荷的 量子 化 ( Quantization of Electric Charge ) 1906-1917年，密立根用液滴法首先从实验上证明了，微小 粒子带电量的变化不连续。 宏观物体带电量 e 的整数倍 . 、 点电荷 ( Point Charge ) 在具体问题中，当带电体的形状和大小与它们之间的距离相比允许忽略时 ，可以把带电体看作 点电荷 ( Point Charge ) 、库仑定律 (Coulomds Law) 1785年 ， 库仑 (A de
5、Coulomb)总结出点电荷之间相互作用的静电力所服从的基本规律 库仑定律 ( Coulomds Law) 在真空中 ， 两个静止点电荷之间相互作用力的大小与这两 个点电荷的电荷量乘积成正比 ， 而与这两个点电荷之间距离的平方成反比 ， 作用力的方向沿着这两个点电荷的连线 ， 同号电荷相斥 ， 异号电荷相吸 2、 真空中的库仑定律 (Coulomds Law) r 从 电荷 1指向 电荷 2 若表示 电荷 1受 电荷 2的力 f Kq qr r1 22 r 的 方向 规定为 从施力电荷 指向 受力电荷 rq1 q2rrf Kq qr r1 22 q2rq1电荷 2受电荷 1的力为 f1212 rrFf 表达式仍为 rrrrrrqqKf 221f123122112122122112 rrqqKrrrqqKF 222 /109 CNmK 国际单位制 (SI) 注意事项 ：（ 1）使用条件 （ a） 真空 （ b） 点电荷 （ 2）当取 时单位制 为 (SI) 制 212120 1085.8 mNc(SI)制中库仑定律的常用形式 令 K 140 0 12228 85 10 . cm N真空介电常数 真空电容率 （有理化）
