第1章真空中静电场1(电场强度)
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学号 班级 姓名 成绩第一章 真空中的静电场 (一)一、选择题1、关于电场强度定义式E=F/q 0,指出下列说法中的正确者[ ]。
A .场强E 的大小与检验电荷q 0的电量成反比;B .对场中某点,检验电荷受力F 与q 0的比值不因q0而变; C .检验电荷受力F 的方向就是场强E 的方向;D .若场中某点不放检验电荷q 0,则F=0,从而E =0。
图6-12、如图6-1所示,在坐标(a ,0)处放置一点电荷+q ,在坐标(-a ,0)处放置另一点电荷-q .P点是y 轴上的一点,坐标为(0,y ).当y >>a 时,该点场强的大小为[ ]。
A. 204y q επ; B.202y q επ; C.302y qa επ; D. 304yqaεπ。
3、无限大均匀带电平面电荷面密度为σ,则距离平面d 处一点的电场强度大小为[ ]。
A .0; B .02σε; C .02d σε; D .04σε。
4、如图6-2所示,在半径为R 的“无限长”均匀带电圆筒的静电场中,各点的电场强度ERr EARr E BRr E CRrED的大小与距轴线的距离r 关系曲线为[ ]。
图6-25、在真空中,有一均匀带电细圆环,半径为R ,电荷线密度为λ,则其圆心处的电场强度为( )A 、0ελ;B 、R 02πελ;C 、202R πελ; D 、0v/m6、下列哪一说法正确( )A 、电荷在电场中某点受到的电场力很大,该点的电场强度一定很大B 、在某一点电荷附近的一点,如果没有把试验电荷放进去,则这点的电场强度为零C 、电力线上任意一点的切线方向,代表正点电荷在该点处获得的加速度方向D 、如果把质量为m 的点电荷放在一电场中,由静止状态释放,电荷一定沿电场线运动二、填空题1、两个正点电荷所带电量分别为q 1和q 2,当它们相距r 时,两电荷之间相互作用力为 F = ,若q 1+q 2=Q ,欲使两电荷间的作用力最大,则它们所带电量之比q 1:q 2= 。
《中学物理》第3册电磁学第1章静电场知识重点在“第1章静电场”是电学的基础,也是学生学习《中学物理》的难点内容。
本章的基础知识多、而且概念抽象,如:电场强度、电势、点电荷电场、匀强电场、电荷守恒定律、库仑定律、电力线、等势面、静电感应、电容器等。
一、库仑定律库仑定律:①大小:在真空中,2点电荷之间的作用力(F),与它们所带的电量(Q1)和(Q2)乘积成正比,与它们之间的距离平方(r2)成反比。
②方向:作用力的方向,在2点电荷之间的连线上。
③性质:同种电荷相斥,异种电荷相吸。
④公式:其中:F:电场力(库仑力)。
单位:牛顿(N)。
k:静电常数。
k = 9.0×109。
单位:牛顿·米2/库仑2 (N·m2 / C2)。
静电常数:在真空中2个相距为1米(m)、电荷量都为1库仑(C)的点电荷(Q1Q2)之间的相互作用力(F)为9.0×109牛顿(N)。
Q1Q2:2点电荷分别所带的电量。
单位:库仑(C)。
r:2点电荷之间的距离。
单位:米(m)。
注意:①库仑定律公式适用的条件:一是在真空中,或空气中。
二是静止的点电荷。
是指2个距离(r)足够大的体电荷。
②不能认为当r无限小时,F就无限大。
因为当r无限小时,2电荷已经失去了作为点电荷的前提。
③不用把表示正、负电荷的“+、-”符号,代入公式中进行计算。
可以用绝对值来计算。
计算的结果:可以根据电荷的正、负,来确定作用力为“引力/斥力”?以及作用力的方向。
④库仑力遵守牛顿第三定律。
2电荷之间是:作用力和反作用力。
(不要错误地认为:电荷量大的,对电荷量小的,作用力就大。
)附录:电量的单位:库仑(C)。
库仑(C):当流过某曲面的电流1安培时,每秒钟所通过的电量定义为1 库仑。
即:1 库仑(C)= 1 安培·秒(A·S)二、电场强度⒈电场强度①电场强度(E)为放入电场某一点的电荷,受到的电场的作用力(F),与它的电量(q)的比值。
13真空中的静电场真空中静电场的基本概念(1) 静电场的基本定律库仑定律:两点电荷在真空中的相互作用力电荷守恒定律:在一个与外界无电荷交换的系统内,任何过程中正负电荷的代数和永不改变.叠加原理:点电荷系在空间某点处产生的场强(或电势)等于各个点电荷单独存在时在该点产生的场强(或电势)之和.(2) 重要定理高斯定理:通过任一封闭面的电通量等于该封面所包围的电荷电量代数和的倍.1/ε,说明静电电场是有源场.环路定理:在静电场中,电场强度沿任一闭合路径的积分恒为0.,说明静电场是保守场,静电力是保守力.(3) 电场强度在电场中任一给定点处,检验电荷q0所受的电场力F与其电量q0的比值为给定的电场强度电场强度E是一矢量,其大小为,方向为电场中给定点处正检验电荷所受力的方向.(4) 电势①电势能静电场是保守场,引入电势能的概念.电荷q0在静电场a点的电势能.若带电体系分布在有限空间内,常取无限远处电势能为零,则上式表明,在静电场中,电荷q0在a点的电势能等于将电荷q0从a点移动到无穷远处电场力所作的功.②电势静电场中a点的电势静电场中a点的电势等于单位电量在该点所具有的电势能,即将单位电量从该点a移动到无穷远处电场力所作的功.电势的单位为伏(V).③电势差静电场中a,b 两点的电势差.静电场中a,b两点的电势差等于单位电量从a点移动到b点是电场力所作的功.解题指导(1)场强E、电势U 的计算场强和电势的计算可归纳为两大类题型:第一类,场具有球、柱、面对称性.先用高斯定理再用电势公式第二类,一般的场.原则:点电荷的场、叠加原理.点电荷的场场强电势点电荷系的场场强电势连续带电体的场场强将带电体分成无穷多个点电荷,取一点电荷,其场强为将d E分解到x方向和y方向再对场强在x方向的分量及y方向的分量积分电势取一点电荷,其电势为对所有点电荷产生的电势求和即求积分求解连续带电体的场强需用矢量积分(上面已介绍了基本方法),一般计算较为复杂.此问题也可简化:先计算带电体在空间的电势(电势计算积分为标量积分,比场强矢量积分简单),然后用求场强.(2) 运用F= q0E计算电场力时,应注意E是除q0以外的电荷产生的电场强度.(3) 对高斯定理中的每一个量,要有正确的理解.Φe只跟封闭面包围的电量有关,而E则是封闭面(也称高斯面)内、外所有电荷产生的总场强,跟高斯面内、外电荷有关.Φe>0,说明高斯面内净电荷(正、负电荷相加)大于零(也即正电荷比负电荷多),不能说高斯面内只有正电荷.(4)电场与电势的关系积分关系.微分关系.电场强度E大的地方,电势的高低要看积分的值大还是小,即单位电量从a→电势零点电场力作功大还是小来决定.从微分关系看,E l大,说明电势在l方向的方向导数大,即电势U随l的变化率大,即单位长度电势的变化大,反过来看电势高的地方也不能笼统地讲电场也强典型例题13-1 对于高斯定理举例说明下列说法是否正确:(1) 若高斯面内无电荷,则通过高斯面的电通量必为零;(2) 若高斯面内电荷的代数和不为零,则高斯面上的场强一定处处不为零;(3) 若高斯面上的场强处处为零,则高斯面内一定处处无电荷;(4) 若高斯面上的场强处处不为零,则高斯面内必有电荷.答(1) 正确.根据高斯定理因电荷都分布在高斯面外,任一电力线穿入高斯面后必要穿出高斯面,所以总电通量必为零.(2) 不正确.高斯面上的场强有些地方可以为零.例:有两正点电荷(+q,+q),高斯面通过两点电荷的中点O (如图13.3-1(a) ),O点处的场强 = 0.不正确.高斯面上的场强处处为零,说明表明高斯面内净电荷 = 0,可能存在正、负电荷相加为0的情况.例:两同心球壳分别带有等量异号电荷+Q、—Q(如图13.3-1(b)所示),两球壳外的电场处处为0,高斯球面在两球壳外,高斯面内有电荷+Q、—Q.(4) 不正确.例:高斯面外有一点电荷q,这时高斯面上场强处处不为零,而高斯面内无电荷.读者还可列举出一些例子来说明以上问题,这样有助于对以上问题更深入的理解.13-2 举例说明下列说法是否正确.(1) 场强大的地方,电势一定高;电势高的地方,场强一定大;(2) 带正电的物体电势一定是正的,电势等于零的物体一定不带电;(3) 场强大小相等的地方电势一定相等,等势面上场强的大小一定相等.答(1) 不正确.例如图13.3-2(a)中带等量异号电荷的平行板电容器,两平行板间的场强大小处处相等,但靠近正极的电势高,靠近负极的电势低.(2)不正确.例如两带电的同心球壳,如图13.3-2(b)所示.内球的电势只要足够大,可能为负值.后一问也不对,电势为零的物体可能带电,如图12.3-2(a)中负板接地电势为零,但带负电.(3)不正确.如图12.3-2(a)中平行板间场强大小处处相等,但电势可能不相同.后一问也不对,如图12.3-2(c)所示,两正、负点电荷,电量大小相等,它们的中垂面为等势面,但其上各点的场强大小不一定相等.13-3 半径为R的半圆形带电细棒,均匀分布有总电荷q ,求圆心O处的场强和电势.解题思路本题的电势分布不具有球、柱、面对称性,属求解一般场强和电势的问题.解这种类型题的原则是:点电荷的场和叠加原理.这里是一个连续带电的半圆环,用叠加原理时数学上用积分方法.这里我们将对求连续带电体的场强、电势的方法作一介绍.①将连续带电体分成无穷多小段,每一小段看成一点电荷;②任意取一小段dl(图12.3-3中所示),这一小段的电量为dq,dq在O点产生的电场强度d E的方向在图中标出,大小将d E分解到x,y方向;③对无穷多小段的点电荷在O点产生的场求和即求积分,很多情况根据带电体对称性(对x 轴,y轴对称情况),可直接看出一分量的场强为零.解如图13.3-3 所示取x,y坐标.将半圆环分成无穷多小段,取一小段d l,带电量,d q在O点的场强方向如图所示.从对称性分析(跟x轴对称的一小段)在y方向的场强相互抵消,只存在x方向的场强dq在圆心O的电势总电势注意:在解连续带电体电场问题中容易犯的错误是,写出任一点电荷在O点的场强d E后,不经分解就直接积分这里的积分是一个矢量积分,矢量积分的方法如下:即要分别求x,y,z轴的分量13-4 有一总电量为q,半径为R的均匀带电球面,求场强和电势的分布.解题思路这是一个电荷分布(或场)具有球对称性的问题,先用高斯定理求E的分布,再用求电势.具体计算时要看场强分布可分成几个区域,如本题可分成r < R及 r > R两个区域,对不同区域分别求解.解r> R,取半径为r的同心球面作高斯面(如图13.3-4(b)所示),根据高斯定理,r ≤R,〔取半径为r的同心球面作高斯面,根据高斯定理〕,以上〔〕中内容跟r > R时相同,也可省去,写“同理”即可.电势计算:r > R2,球外,离球心为r 的a 点的电势r≤R,球壳内,任取一点b,说明:(1) 上面介绍了对球对称情况求电场和电势的基本方法.对球对称问题可作如下变化:①两同心的均匀带电球壳(如图13.3-4′(a)所示),这时场分三个区域.r > R,可得2R< r < R2,1r ≤R,1对以上结果,读者可自己进行计算,并加以验证.②均匀带电球体(如图13.3-4′(b) )所示:r≤R,同理,r > R,电势:r > R,r ≤R,(此结果请读者一定要自己验证).③对不均匀的带电球体,,这时求高斯面所包围的电量要用积分方法.(2)电势的计算:r≤R,,这时积分路线是从b积到∞,在积分路线中E有几种不同的表式,积分就要分几个积分相加,这点特别要提醒读者注意.在本题中,r ≤R,E=0,有些人就误认为.这时从b到∞电场分积分要分两段进行13-5 一个内、外半径分别为a 和b的无限长圆柱体壳层,壳内电荷体密度为式中A为常数,r为壳内任一点到轴线的距离.轴线处有一电荷线密度为λ的无限长均匀带电直线.求A为何值时才能使壳内的场强大小恒定.解题思路本题电荷分布(或场)具有柱对称性,用高斯定理求解.解在壳内作半径r,高l的同轴柱封闭面作高斯面,根据高斯定理,,现在作的柱封闭面(高斯面)由1,2,3三个面组成,积分应分成三个面积分.包括两部分电荷:轴上的电荷lλ及包围的壳内电荷所以上式变为电场方向垂直轴线,一、二两个积分E·d S = 0.要求E 跟r无关,,.说明:⑴对柱对称分布的电荷(无限长均匀带电直线,无限长均匀带电柱面,柱体,无限长同轴均匀带电柱面……)取高斯面为同轴柱封闭面,积分要分3个面积分进行,其中跟轴垂直的两个面1,2的积分为零,只存在对侧面的积分.⑵电荷分布不均匀时,一般要用积分计算.⑶对柱对称问题一般求得场强的形式为:求场中某点的电势时,若取无穷远处电势为零,则会得出任一点的电势,这是不符合实际的.所以现在不能取无穷远处的电势为零.我们知道,电势零点的选取可随问题而定,这时我们选一点离轴线距离为的电势为零,a点的电势.13-6 两个无限长均匀带电共轴薄圆筒,内、外半径分别为.已知外筒和内筒间电势差,求一个电子在离轴线垂直距离r=2 cm处受的电场力.解题思路电子在电场中所受的电场力F=qE,求出E即可得F.对柱对称的电场用高斯定理可得,现已知电势差,可倒过来求得E,再代入F=qE求得电场力.解根据高斯定理,两无限长带电薄圆筒间的场强,两筒间的电势差,所以,.13-7 一无限大厚度为2d的均匀带电平板,单位体积中带电粒子数为n,每个粒子带电量q,求平板内外场强E及电势U的分布(设处电势为零.)解题思路对无限大均匀带电平板,电荷分布及电场有面对称性,取轴垂直于平板且底面平行于平板的柱封闭面为高斯面,利用高斯定理可求E的分布,再根据,求出电势.解电力线垂直于中心面指向外.,作长2l垂直中心面,底面积为S的柱面(图13.3-7中I高斯面)作高斯面根据高斯定理,高斯面有两个底面1,2和一个侧面3,,所以,,作高斯面Ⅱ,同理可得,电势:,,,,,.说明:⑴对面对称分布的电荷用高斯定理求解时,所取的高斯面应是中心面垂直且对称的封闭曲面.⑵对面对称的电场求电势时,也不能取无穷远处的电势为电势零点(若取无穷远处为电势零点,则场中各点的电势都为,失去实际意义),应先取定某点电势为零,再进行计算.13-8如图13.3-8所示,在A点处有点电荷,在B点处有电荷,O点为AB的中点,AB长为,P点与A点相距.求:⑴把电量的点电荷从无限远处移到P点,电场力作功多少?电势能增加多少?⑵将从P点移到O点,电场力作功多少?电势能增加多少?解题思路计算电场力的功及电势能的增量可用公式,将计算后代入即可,一般不要用功的定义计算,这样做会带来一些计算上的麻烦,而且花时间,也容易算错.解:⑴⑵. 13-9 均匀带电细圆环,半径为R,带电量为 q,求圆环轴线上离环心为x 处的任一点P的电势,利用电势梯度求该点的场强.解题思路本题电荷分布无球、柱、面对称性,为一般的场,而且为连续带电体,空间电场强度的计算比较复杂(需用对变量求积分及矢量积分的方法).可先求P点的电势,再用场强电势的微分关系求场强进行简化.解将带电圆环分成无穷多小段,取其中的任意的一小段,所带的电量为,在P点的电势整个圆环在P点产生的电势题解1. 一无限长带电直线,电荷线密度分别为和,求点处的场强E.解在正x轴上取一小段,离O点距离x,在P点的场强(方向如图中)在负x轴上跟O对称取一小段,在P点的场强(方向如图)从对称性分析,在y方向成对抵消,只存在x方向的分量2. 一半径为a的带电半圆弧,上半部均匀分布着电荷+q,下半部均匀分布着电荷—q(如图13.4-2所示)试求圆心O处的电场强度.解 +q上半部产生的场强:将上半部分成无穷多小段,取其中任一小段(所带电量),在O点的场强方向如图所示.—q下半部分产生的场强:以x轴为对称轴取跟d l对称的一小段(带电量)在O点的场强方向如图所示.从图中看出,根据对称性,在x方向的合场强相互抵消为0,只存在y方向的场强分量总场强3.一半径为a的半球壳,均匀地带有负电荷,电荷面密度为.求:球心O 处的电场强度和电势.解将半球面分成无限多个圆环,取一圆环如图13.4-3所示,半径为r,到球心距离为x,所带电量绝对值在O点产生的场强(利用圆环在轴线上场公式)带电半球壳在O点的总场强其中,电势计算:将半球壳分成无穷多小面元d s,所带电量,在O点的电势带电半球壳在O点的总电势.4、用细的塑料棒弯成半径为0.5 m的圆弧,两端空隙为2 cm,所带电量,且均匀分布在棒上.求圆心处的电场强度.解带电圆弧长所带电量q在带隙中补上长2cm,带电量的小条,则圆心O的场强式中分别为q和在O点产生的场强,所以可看成点电荷圆弧形带电塑料棒在O点的场强大小为,方向朝右.5、一无限长均匀带电的圆柱面,半径为R,沿轴线方向单位长电量为,求轴线上场强的大小.解:图13.4-5为圆柱面横截面图,对应的无限长直线单位长带的电量为它在轴线O产生的场强大小为因对称性,成对抵消.6、把某一电荷Q分成两个部分,使它们相隔一定距离.如果要使这两部分有最大的库仑斥力,求这两部分电荷应怎样分配?解设一部分的电量为q,另一部分的电量为(Q-q),则相互斥力为F最大,,7、电荷线密度为的无限长均匀带电直线与另一长度为l、电荷线密度为的均匀带电直线在同一平面内,二者互相垂直,求它们之间的相互作用力.解将AB分成无穷多小段,取一小段,所带电量.受无限长带电直线的作用力,方向朝右,各小段受无限长带电直线的作用力方向都朝右,所以AB受的总作用力8.两个均匀带电的同心球面,若维持外球面半径m以及内外两球面间的电势差U=100V不变,则内球面半径为多大时,才能使内球表面附近场强最小?其值为多大?解设内球带电量q ,两球面间的场强,两球的电势差,可得.代入E中,内球表面附近,最小,9.(1)地球表面附近的电场强度近似为,方向指向地球中心.试求地球带的总电量;(2)在离场面1400m处,电场强度降为,方向仍指向地球中心.试计算在1400m下大气层里的平均电荷密度.解 (1)沿地球表面作一封闭球面S ,设地球所带的总电量为Q,根据高斯定理,.由于地球表面附近电场强度数值相等,方向指向地球中心,于是上式左边,所以(2)在离地面h=1400m处包围地球作一封闭球面,设大气层里总电量为q,根据高斯定理,因大气层体积所以大气层中平均电荷密度.10.设气体放电形成的等离子体在圆柱内的电荷分布可用下式表示:.式中r是到轴线的距离,是轴线上的电荷密度,a是常数. 计算场强分布.解电荷分布有柱对称性,利用高斯定理,在等离子体的圆柱内,作长,半径为r的同轴柱面为高斯面,根据高斯定理,,.由于电场的对称性,方向垂直于圆柱面侧面,通过圆面两底的电通量为零,上式有,.11.一均匀的带电球体,电荷体密度为,球内有一不带电的球形空腔,偏心距为a,求腔内任一点P的电场强度.解将相同电荷体密度的带电物质填满空腔,它在P点的场强为.此时整个实心均匀带电球在P点的场强设为E,很显然空心球在P点的场强,根据高斯定理,同理,所以12. 如图放置的细棒,长为L,电荷线密度( k为常数),求: (1)P(0 ,y )处的电势;(2)用电势梯度求P点处的场强分量;(3)能否由(1)的结果用电势梯度求P点处的场强分量?为什么?解 (1)在细棒上x上处取电荷元,它在P点产生的电势,.(2) .(3)不能由(1)的结果用电势梯度求.因为U=U (0,y)中x =0为确定值,电势梯度必为0.应该先求出任一场点处的电势U (x,y),再由才可求得x=0处的场强分量.13.设电势沿x轴的变化曲线如图所示.试对于每个所示的区间(忽略区间端点的情况),确定电场强度的x分量,并作对x的关系图线.解在a~b区间,;在b~c区间,;在c~e区间,;在e~f区间,;在f~g区间,;在g~h区间,对x的关系线见图13.4(b)所示.。
《静电场》知识点归纳考点1.电荷、电荷守恒定律1. 元电荷:电荷量e=1.60×10-19C 的电荷,叫元电荷。
说明任意带电体的电荷量都是元电荷电荷量的整数倍。
2. 两个完全相同的带电金属小球接触时,电量分配规律:原带异种电荷的先中和后平分,原带同种电荷的总量平分。
考点2.库仑定律 1. 公式:叫静电力常量)式中,/100.9(229221C m N k rQ Q kF ⋅⨯== 2. 适用条件:真空中的点电荷。
3. 点电荷:如果带电体间的距离比它们的大小大得多,以致带电体的形状对相互作用力的影响可忽略不计,这样的带电体可以看成点电荷。
考点3.电场强度 1.电场(1)定义:存在于电荷周围、能传递电荷间相互作用的一种特殊物质。
(2)基本性质:对放入其中的电荷有力的作用。
2.电场强度⑴ 定义:放入电场中的电荷受到的电场力F 与它的电荷量q 的比值,叫做该点的电场强度。
⑵ 单位:N/C 或V/m 。
⑶ 电场强度的三种表达方式的比较 定义式决定式关系式表达式 q F E /=2/r kQ E =d U E /=适用范围 任何电场真空中的点电荷匀强电场说明E 的大小和方向与检验电荷 的电荷量以及电性以及存在与否无关 Q :场源电荷的电荷量 r:研究点到场源电荷的距离 U:电场中两点的电势差d :两点沿电场线方向的距离⑷方向:规定正电荷在电场中受到的电场力的方向为该点电场强度的方向,或与负电荷在电场中受到的电场力的方向相反。
考点4.电场线、匀强电场1. 电场线:曲线上的各点的切线方向代表该点的电场强度的方向,曲线的疏密程度表示场强的大小。
2. 电场线的特点⑴ 电场线是为了直观形象的描述电场而假想的、实际是不存在的理想化模型。
⑵ 始于正电荷或无穷远,终于无穷远或负电荷,静电场的电场线是不闭合曲线。
⑶ 任意两条电场线不相交。
⑷ 电场线的疏密表示电场的强弱,某点的切线方向表示该点的场强方向,它不表示电荷在电场中的运动轨迹。
【精品】真空中静电场(高斯定理)
静电场是一种场,它由带电粒子所产生的电场所组成。
静电场不同于电流和动态电磁场,它是一个纯电场,不带有电磁波,也不会产生辐射。
在真空中,静电场遵循高斯定理,即:
静电场的通量等于场源的电荷量除以真空介电常数,即Φ=Q/ε0。
在空间中某一点产生的场的通量是指该点所在面的电通量,也就是场穿过这个面的总
电量。
如果这个点周围的电荷密度不均匀,那么由于叠加原理,这个点的总电场强度就等
于每个电荷在这个点产生的电场强度的矢量和。
高斯定理告诉我们,如果需要计算一个任意形状的静电场的通量,只需要将场源周围
的空间划分成非常小的面元,然后计算每个面元上的电通量之和。
这样,我们就可以计算
出场的通量,利用高斯定理进行计算。
高斯定理的公式可以解决许多实际问题,例如,它可以用来计算一个均匀带电球体的
电场强度。
我们可以将球体划分成一个由无数小的面元组成的网格,然后计算每个面元上
的电通量,并对所有的电通量进行求和。
由于球体对称,每个面元所产生的电场都是相同的,因此我们可以简化计算,并用高斯定理求出球体周围的电通量。
总的来说,高斯定理是解决静电场问题的一种非常重要的方法。
无论是在科研中,还
是在实际工程中,都有着广泛的应用。
第一章 静电场考点一 电场力的性质笔记整理:一、电荷及其守恒定律 1.电荷及其相互作用(1)自然界的电荷分为正电荷、负电荷两种。
(2)同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
2.起电的三种方式3.元电荷电荷的多少叫做电荷量,把电子所带的电荷量的大小叫元电荷,用e 表示。
所有带电体的电荷量等于e 的整数倍,电荷量是不能连续变化的物理量,e =1.60×10-19C 。
比荷(荷质比):粒子的带电量与质量的比值。
电子的比荷:111076.1/⨯=e m e C/kg二、库仑定律 1.库仑定律真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,作用力的方向在它们的连线上。
221rq q kF = 静电力常量:9100.9⨯=k N·m 2/C 2 (1)库仑定律适用于真空中,也可近似地用于空气中。
(2)点电荷:当带电体本身大小、形状及电荷分布对它们之间的作用力的影响可以忽略时,带电体就可以看做是点电荷。
它是一个理想模型,实际上是不存在的。
(3)任何一个带电体都可以看成是由许多点电荷组成的。
任意两点电荷之间的作用力都遵守库仑定律,可用矢量求和法求合力。
(4)库仑扭秤实验(法国)2.万有引力与库仑力的关系(1)形式相似 221r m m GF =,221r q q k F =。
摩擦起电接触起电感应起电电荷(电子)发生转移本质−−→−(2)计算可知,电子和质子间的万有引力要比静电引力小的多(39101.2⨯=引库F F ),因此在研究微观带电粒子间的相互作用时,主要考虑静电力,万有引力虽然存在,但相比之下非常小,可忽略不计。
三、电场 电场强度 1.电场电荷之间的相互作用通过电场来实现,电荷的周围都存在电场,电场是物质的一种存在形式。
电场不同于生活中常见的物质,其不由分子原子组成,看不见摸不着,无法称量,但可以叠加,是客观存在的,具有物质的基本属性——能量.基本性质:①引入电场中的任何带电体都将受到电场力的作用,且同一点电荷在电场中不同点处受到的电场力的大小或方向都可能不一样.②电场能使引入其中的导体产生静电感应现象.③当带电体在电场中移动时,电场力将对带电体做功,这表示电场具有能量.2.电场强度(E )(1)试探电荷和场源电荷:检验电荷是一种理想化模型,它是电量很小的点电荷,将其放入电场后对原电场强度无影响(2)电场强度:电场中某一点的电荷受到的电场力F 跟它的电荷量q 的比值,叫做该点的电场强度,简称场强.用E 表示。
真空中静电场的场强公式
真空中静电场的场强公式是指计算单位放电(也叫电荷)在真空中
所产生的电场强度——静电场强度,它是一个由向量表示的量,因而
其定义也是一个向量,即:E=ρ*Q/ε0 。
这里ρ表示电荷密度,即每单位体积内所包含的电荷数,Q表示
电荷量,ε0表示真空介电常数,该系数决定了空气电容器的最大容量。
根据这个公式可以知道,电场强度的大小取决于电荷的多少和介电常
数的大小,即电场强度和电荷密度成正比,且电场强度和介电常数成
反比。
真空中静电场的场强公式可以用来计算不同物体三维空间内的电
场线和电场强度差,也可以用来计算真空中不同电位下的电势能量差。
此外,真空中静电场的场强公式还可以用来估算各种电磁设备的参数,例如电感、电容、变压器等。
总而言之,真空中静电场的场强公式在电磁学研究中起着重要的
作用,它可以帮助理解空气中的电场现象,并将其准确的理论表示出来。