10-1库仑定律.ppt

电磁学
ics
1
绪论(exordium)
电磁学的研究对象及发展简史:
电磁学是经典物理学的一部分。它主要研究电荷、电流产生电场、磁场的规律,电场和磁场的相互联系,电磁场对电荷、电流的作用,以及电磁场对物质的各种效应等。
人类对电磁现象的认识可追溯到公元前600年
公元前585年,希腊哲学家泰勒斯(Tahales)知道摩擦过的琥珀能吸引小物体以及磁石相互吸引。
2
1269年发现磁石有两极;
仿照地理学,把球形磁石上的两极分别叫N和S极;
1600年,英国吉尔伯特:《论磁、磁饱和地球作为一个巨大的磁体》
1785年库仑(. Coulomb)定律
1821年安培(. Ampere)分子电流假说
1820年毕奥—-萨伐尔定律,电流产生磁场的基本规律
1826年欧姆()定律
1820年奥斯特发现电流的磁效应
3
1831年法拉第()发现电磁感应
1834年楞次()定律
1839年高斯()定律
1840年焦耳()定律
1843年电荷守恒定律
1864年麦克斯韦()方程组和电磁波
4
+
-
电荷和静电场
第十章
5
§10-3 高斯定理
§10-1 电荷和库仑定律
第十章电荷和静电场
§10-2 电场和电场强度
§10-4 电势及其与电场强度的关系
§10-5 静电场中的金属导体
§10-6 电容和电容器
§10-7 静电场中的电解质
§10-8 静电场的能量
6
§10-1 电荷和库仑定律
一、电荷(charge)
1. 两种电荷:即正(+)电荷和负()电荷
1747年,富兰克林提出:
用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷为正电荷;
用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷为负电荷。
质子所带电荷来规定正电荷,用电子所带电荷来规定负电荷
性质: 同性相斥,异性相吸
摩擦起电
7

在一个与外界没有电荷交换的系统内,
任一时刻存在于系统中的正、负电荷的代数和始终保持不变。
该定律的要点:
电荷的代数和不变性
孤立系统中正、负电荷各自的量
可能发生变化,但其代数和恒保持不变。例如,正、负电子相遇转化
为两个光子。高能光子经过另一粒子附近时可能转换为正、负电子对。
电荷的相对论不变性
孤立系统的电量,与其运动状态无关。
在不同参考系内进行观察,系统总电量保持不变。
电荷守恒定律对宏观过程和微观过程均适用。
8
1986年的推荐值为:e = 177 33×10-19 C
Q = n e ; n = 1, 2 , 3,…
3. 电量的量子化
1906~1917年,密立根( )用液滴法测定了电子电荷,证明微小粒子带电量的变化是不连续的,它只能是基本电荷e的整数倍,即粒子的电荷是量子化的。
自然界中的微观粒子有几百种,其中带电粒子所具有的电荷数均为+e 或-e 的整数倍。因此电荷量子化是普遍的量子化规律。
注意:如果是宏观带电体,电量可以按连续量处理。
(物体所带剩余电荷的总量)
9
在近代物理中发现强子(如质子、中子、介子等)是由夸克(quark)构成的,夸克所带电量为e的1/3或2/3。
目前, 还没有发现以自由状态存在的夸克。电量的最小单元不排除会有新的结论,但是电量量子化的基本规律是不会变的。
质子和电子的带电量差异:

电荷量子化已在相当高的精度下得到了检验。
10