静电场-1

-电荷基础
-电场基础

自然界只存在正负两种电荷,同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引

电荷守恒定律:在一个孤立系统内,无论发生怎样的物理过程,系统内电荷的代数和是不变的,这个结论称为电荷守恒定律

任何带电体所带电量都是某一基本电量的整数倍,这一基本电量就是电子所带电量的绝对值,以e表示,电荷的这一特性称为电荷的量子化

电子的电量大小为$e=1.602*10^-19C$

实验证明,粒子所带的电荷量与其运动状态无关。例如:加速器将质子或电子加速时,随着它们速度的变化,其质量变化是显著的,但是电荷却没有任何变化。这一性质叫电荷的相对论不变性


库仑定律:真空中两个静止点电荷之间的相互作用力大小与这两个点电荷量q1和q2的乘积成正比,与他们之间距离r的平方成反比,作用力的方向沿它们的连线方向,同号电荷相斥,异号电荷相吸

库伦定律可以用矢量式表示为$F=kq1q2/(r^2)$

1.当F>0时,F与r同方向表示斥力;当F<0时,F与r反方向表示引力
2.比例系数k写成$k=1/(4πε0)$

因此,库仑定律可以写成$F=1/(4πε0) *q1q2/(r^2)$


静电场重要的对外表现有:
1.力的表现;放入电场中的电荷要受到电场的作用力
2.功的表现;电荷在静电场中移动式,电场力将对电荷做功

电场强度:用E表示,E=F/q0,电场中某一点的电场强度等于单位正电荷在该点受到的电场力

场强叠加定理E=E1+E2+…+En
点电荷系电场中任一点的电场强度等于各点电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和

若将实验电荷q0放在距离q为r的P点,则q0所受的电场力为F=(1/4πε0)(qq0/(r^3)*r)
因此场强E=F/q0=(1/4πε0)(q/(r^3)r)


任意带电体的场强
真空中一电荷连续分布的任意带电体,把带电体看成许多电荷元dq组成,电荷元dq可视为点电荷,它在场点P产生的场强为dE
由此可得:dE=F/q0=(1/4πε0)(dq/(r^3)r)

由场强叠加原理,E=∫dE=(1/4πε0)∫(dq/(r^3)r)


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