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(共18张PPT)
2020
全国高中物理竞赛
华科附中辅导课件
（含竞赛真题练习）
第三篇
第9章
静电场
第9章 静电场
Electrostatic Fields
一、电荷
1.什么是电荷？
电荷是物质的基本属性!
电荷? 只有两种
第1节 电荷和库仑定理
Charge and Coulomb’s Law
2.电荷遵从守恒定律
在一个和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。即
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。
1
3.电量是相对论不变量
2
电子加速到
m = 4.0825×104 m0
但是电子的电量
q= e = 1.602?10-19C
保持不变
4.电荷是量子化的
e = 1.60217733×10-19库仑
注: 在宏观电磁现象中电荷的不连续性表现不出来
q = ne
电荷量子
n= ±1,±2,±3…
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:
1986年的推荐值为
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。
1.库仑定律 （1785年，库仑通过扭称实验得到）
二、电相互作用
理想模型
在真空中两个静止点电荷q1, q2之间的作用
力与它们的电量的乘积成正比,与它们之间距离
的平方成反比
真空中的介电常量
国际单位制中：
3
2°库仑定律只适用两个
静止点电荷
3°若q1、q2在介质中, 介电常数 ? = ?r?0；
空气中 ：? ? ?0
4
4°基本实验规律
在宏观，微观领域都适用！
2.电力叠加原理
当多个点电荷存在时，任意一个点电荷受的
静电力等于其它各个点电荷单独存在时对它的作
用力的矢量和。
qn
5
即有
实验表明: 库仑力满足线性叠加原理, 即不因第三
者的存在而改变两者之间的相互作用。
一、电场
近代物理学证明
电场
F12
F21
第2节 静电场、电场强度
Electrostatic Fields and
Electric Field Strength
6
电荷之间的相互作用力是通过电场传递
的。电荷在周围空间激发电场, 引入该电场
的任何带电体, 都会受到电场的作用力。
电场是物质存在的一种形态,也具有动量、
质量、能量。
电场的物质性
相对观察者静止的电荷激发的电场
特点：
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静电场与电荷相伴而生
——是电磁场的一种特殊形式
静电场：
1? 对放入其内的任何电荷都有作用力
2? 电场力对移动电荷作功
——静电场具有能量
3? 变化的电场以光速在空间传播, 表明电场具
有质量和动量。
对导体产生静电感应现象
对电介质产生极化现象
二、电场强度矢量
1. 检验电荷
点电荷q0本身携带电荷足够小,占据空间也足
够小,放在电场中不会对原有电场有显著的影响。
将q0放在点q1,q2,?qn电荷系
产生的电场中, q0受到的作用力
为 F,为描述电场的属性引入一
个物理量电场强度：
2.电场强度
单位：N/C (牛顿/库仑)
或 V/m(伏特/米)
大小为单位正电荷在该处受力大小
方向为单位正电荷在该处受力方向
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一般电场中不同点的场强 大小方向都不同
若场中各点的 大小方向都相同
——均匀电场
与检验电荷q0无关, 反映电场本身的性质。
——电场是一个矢量场(vector field)
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（1）点电荷的电场
q0
P
设点电荷q位于坐标原点处
P点处的场强
10
——球对称电场！
P
已知空间有点电荷q1、 q2 、…qn组成的电荷系
在任意P点放一点电荷q0
, 则P点的电场强度:
电场中一点的场强 =
各点电荷在该点各自
产生的场强的矢量和
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场强叠加原理
（2）点电荷系的电场
（3）任意带电体的电场
P .
将其无限划分成许多电荷元 dq 组成
12
矢量积分

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