第一章 静电场
教材:《电磁学》梁灿彬著
参考书:《新概念物理学》电磁学;《电磁学》赵凯华、陈熙谋著; 《电磁学》贾起民等著
电荷
■两种电荷
摩擦起电,静电感应
正电荷、负电荷、电中性、电量、导体、
绝缘体或电介质
半导体
自由电子、载流子、空穴
以上这些电荷仅可分为两种:正电荷负电荷
电荷之间的相互作用关系:同种电荷相互排
斥,异种电荷相互吸引.
下列核反应:
3
3
■物质的电结构:一切物质都是由分子组成的,分子又是由原子组成的,近代物理学的发展可以证明下列核反应
这启发我们想到尽管中子不带电,但可以看成中子处于正负电荷中和的状态。可以推论,一切物质都是由带电粒子组成的。因此,可以说一切物质都具有质量,也都具有电量。
关于原子
电子(—)
原子核(+)
质子(+)
中子(0)
原子
电荷守恒定律适用于一切宏观和微观过程
( 例如核反应和基本粒子过程),是物理学
中普遍的基本定律之一。
表述:
■电荷守恒定律
在一个与外界没有电荷交换的系统内,正负
电荷的代数和在任何物理过程中保持不变。
■电荷量子化
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
是元电荷 e 的整数倍,即粒子的电荷是量子化的。
电荷量子化是个实验规律。
表明:电荷量子化已在相当高的精度下得到了检验。
迄今所知,电子是自然界中存在的最小负电荷,
质子是最小的正电荷。
1986年的推荐值为:e =×10-19库仑(C)
库仑是电量的国际单位。
假定中子电荷等于质子和电子电荷的代数和,
现有的实验结果
§2. 库仑定律
以库仑定律为例说明:
一个物理定律建立本身就是物理学取得很大进展的标志
物理定律具有丰富、深刻的内涵和外延
对于基本定律,我们究竟从那些方面考察?
物理定律建立的一般过程
观察现象;
提出问题;
猜测答案;
设计实验测量;
归纳寻找关系、发现规律;
形成定理、定律(常常需要引进新的物理量或模型,找出新的内容,正确表述);
考察成立条件、适用范围、精度、理论地位及现代含义等。
Franklin 首先发现金属小杯内的软木小球完全不受杯上电荷的影响;
在Franklin的建议下,Priestel做了实验——提出问题
猜测答案
现象与万有引力有相同规律
由牛顿力学可知:球壳对放置在壳外的物体有引力,而放置在球壳内任何位置的物体受力为零。
类比:电力与距离平方成反比(1766年做的实验,未被重视)
设计实验
1769年Robison首先用直接测量方法确定电力定律,得到两个同号电荷的斥力
两个异号电荷的引力比平方反比的方次要小些。(研究结果直到1801年发表才为世人所知)
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