高二物理竞赛第七章 静止电荷的电场课件.ppt

一、掌握电场强度概念，掌握利用叠加原理分析、 求解电场强度的基本方法。,二、掌握静电场的高斯定理，掌握利用高斯定理计算电场强度的条件和方法。,教学基本要求,三、掌握静电场的环路定理和电势的概念，掌握用电势的叠加原理求电势的基本方法。,第七章 静止电荷的电场,四、理解电势与电场强度的关系。,七、理解电容器概念和典型的连接方式。了解电容器的充、放电过程。,八、理解电场的能量和能量密度概念。,五、理解导体的静电平衡条件，能分析简单导体系统在静电平衡时的电荷分布、电场强度和电势。,六、理解电介质的极化机理及其描述，掌握有电介质时的高斯定理。,7-1 物质的电结构 库仑定律,一、电荷,对电的最早认识：摩擦起电和雷电。,两种电荷：正电荷和负电荷。,电性力：同号相斥、异号相吸。,电荷量：物体带电荷的多少。,二、电荷守恒定律,物质由原子组成，原子由原子核和核外电子组成，原子核又由中子和质子组成。中子不带电，质子带正电，电子带负电。质子数和电子数相等，原子呈电中性。由大量原子构成的物体也就处于电中性状态，对外不显示电性。,物质的电结构理论,起电的实质,所谓起电，实际上是通过某种作用，使物体内电子不足或者过多而呈现带电状态。 例如：通过摩擦可使两个物体接触面温度升高，促使一定量的电子获得足够的动能从一个物体迁移到另一个物体，从而使获得更多电子的物体带负电，失去电子的物体带正电。,电荷守恒定律,实验证明，在一个与外界没有电荷交换的系统内,无论经过怎样的物理过程，系统正、负电荷量的代数和总是保持不变。,如：,正电子,宏观带电体的带电量qe，准连续。,夸克模型。,e=1.6021019C，为一个电子所带电荷量。,三、电荷量子化,电荷量只能取分立的、不连续量值的性质，称为电荷的量子化。 Q =Ne N=1,2,3,点电荷,可以简化为点电荷的条件：当带电体的形状和大小与它们之间的距离相比可忽略时，这些带电体可看作是点电荷。,四、库仑定律,即：,1785年，库仑从扭秤实验结果总结出了库仑定律。,扭秤,库仑定律,在真空中，两个静止点电荷之间相互作用力与这两个点电荷的电荷量q1和q2的乘积成正比，而与这两个点电荷之间的距离r12 (或r21)的平方成反比，作用力的方向沿着这两个点电荷的连线，同号相斥，异号相吸。,单位制有理化,0为真空电容率，则真空中库仑定律数学形式:,说明：,1.“静止”是指惯性系中相对于观察者静止。2.适用于点电荷。3.q1、q2取代数值。4.遵守牛顿第三定律。,静电力的叠加原理：,实验证明，当空间中有两个以上的点电荷时，作用在某一点电荷上的总静电力等于其它各点电荷单独存在时对该点电荷所施静电力的矢量和，这一结论叫做静电力的叠加原理。,自然界存在的几种静电力： 原子结合成分子的结合力；原子、分子结合形成液体或者固体时的结合力；化学反应和生物过程中的结合力(DNA分子双螺 旋结构的形成)。,例题7-2 按量子理论，在氢原子中，核外电子快速地运动着，并以一定的概率出现在原子核(质子)的周围各处，在基态下，电子在半径r0.52910-10的球面附近出现的概率最大。试计算在基态下,氢原子内电子和质子之间的静电力和万有引力,并比较两者的大小。引力常数为G =6.6710-11Nm2/kg2。,解: 按库仑定律计算,电子和质子之间的静电力为,应用万有引力定律, 电子和质子之间的万有引力为,可见在原子中,电子和质子之间的静电力远比万有引力大。由此,在处理电子和质子之间的相互作用时,只需考虑静电力,万有引力可以略去不计。,由此得静电力与万有引力的比值为,