1、青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) 大學(xué)物理講義大學(xué)物理講義青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) 大學(xué)物理講義大學(xué)物理講義一電荷一電荷(electric charge)(electric charge)的基本性質(zhì)的基本性質(zhì)二電荷守恒定律二電荷守恒定律在孤立系統(tǒng)中在孤立系統(tǒng)中, ,電荷的代數(shù)和保持不變電荷的代數(shù)和保持不變. . 強子的夸克模型具有分數(shù)電荷（強子的夸克模型具有分數(shù)電荷（ 或或 電子電荷電子電荷但實驗上尚未直接證明但實驗上尚未直接證明. .3132（自然界的基本守恒定律之一）（自然界的基本守恒定律之一）1 1 電荷有正負之分；電荷有正負之分；C10602. 119e2 2 電荷是量子化電荷是量子化(qua

2、ntization)(quantization)的；所有帶電體的的；所有帶電體的電量都是電子電荷的整數(shù)倍：電量都是電子電荷的整數(shù)倍：3 3 同性相斥，異性相吸同性相斥，異性相吸. .(0, 1, 2,)qnen 青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) 大學(xué)物理講義大學(xué)物理講義1q12r12r21F12F229CmN1098755. 8k SI SI制制 三點電荷三點電荷(point charge)模型模型21122122112FerqqkF四庫侖定律四庫侖定律(Coulombs law)d）（12rd 21F12F2q1q2q青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) 大學(xué)物理講義大學(xué)物理講義其中為真空電容率，也稱真其中為真

3、空電容率，也稱真空介電常數(shù)空介電常數(shù)(dielectric (dielectric constant)constant)0212120mNC108542. 841k041k 令令 庫侖定律庫侖定律21122122112FerqqkF112mF108542. 8 庫侖力遵守牛頓第三定律庫侖力遵守牛頓第三定律121212201214q qFer青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) 大學(xué)物理講義大學(xué)物理講義解解 例例 在氫原子內(nèi)在氫原子內(nèi), ,電子和質(zhì)子的間距為電子和質(zhì)子的間距為 . . 求它們之間電相互作用和萬有引力求它們之間電相互作用和萬有引力, ,并比較它們的大小并比較它們的大小. .m103 . 511

4、kg101 . 931emkg1067. 127pm2211kgmN1067. 6GC106 . 119e39ge1027.2FF( (微觀領(lǐng)域中微觀領(lǐng)域中, ,萬有引力比庫侖力小得多萬有引力比庫侖力小得多, ,可忽略不計可忽略不計.).)28e2018.2 10 N4 eFrep-47g23.6 10Nm mFGr青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) 大學(xué)物理講義大學(xué)物理講義五靜電場五靜電場(electrostatic (electrostatic field)field) 實驗證實了兩靜止電荷間存在相互作用的靜電力，實驗證實了兩靜止電荷間存在相互作用的靜電力，但其相互作用是怎樣實現(xiàn)的？但其相互作用是怎

5、樣實現(xiàn)的？電電 荷荷電電 場場電電 荷荷場是一種特殊形態(tài)的物質(zhì)場是一種特殊形態(tài)的物質(zhì)實物實物物物 質(zhì)質(zhì) 場場青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) 大學(xué)物理講義大學(xué)物理講義Q0q六電場強度六電場強度(electric field (electric field intensity)intensity) 單位單位 11mV CN 電場中某點處的電場強度電場中某點處的電場強度 等于位于該點處的單位試驗電荷等于位于該點處的單位試驗電荷所受的力，其方向為正電荷受力所受的力，其方向為正電荷受力方向方向. .EEqF 電荷電荷 在電場中受力在電場中受力 qF0qFE（試驗電荷為點電（試驗電荷為點電荷、且足夠小荷、且足夠

6、小, ,故對故對原電場幾乎無影響）原電場幾乎無影響）：場源電荷：場源電荷Q0q：試驗電荷：試驗電荷青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) 大學(xué)物理講義大學(xué)物理講義QrerQqFE200 41七點電荷的電場強度七點電荷的電場強度0qrEEQrQ0qEQE?0Er青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) 大學(xué)物理講義大學(xué)物理講義解解1CN)0 .216 .51(jiqFE 例例 把一個點電荷（把一個點電荷（ ）放在電）放在電場中某點處，該電荷受到的電場力為場中某點處，該電荷受到的電場力為C10629qN103 . 16j，求該電荷所在處的電場強度，求該電荷所在處的電場強度.iF6102 . 31122CN71.55 CN)0

7、.21()6 .51( EE大小大小xyEEarctan方向方向1 .22qFExyo青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) 大學(xué)物理講義大學(xué)物理講義1q2q3q八電場強度的疊加原理八電場強度的疊加原理(the law of (the law of superposition)superposition)0q1r1F2r3r2F3F0q由力的疊加原理得由力的疊加原理得 所受合力所受合力 iiFF點電荷點電荷 對對 的作用力的作用力 iiiirrqqF300 410qiq故故 處總電場強度處總電場強度 iiqFqFE000qiiEE電場強度的疊加原理電場強度的疊加原理青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) 大學(xué)物理講義大學(xué)

8、物理講義qrerqE20d 41d 電荷連續(xù)分布情況電荷連續(xù)分布情況qreEErd 41d20電荷體密度電荷體密度VqddqdEdrPVreErVd 4120點點 處電場強度處電場強度P青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) 大學(xué)物理講義大學(xué)物理講義qPsd電荷面密度電荷面密度sqddsreErSd 4120ql d電荷線密度電荷線密度lqddlreErld 4120EdrEdrP青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) 大學(xué)物理講義大學(xué)物理講義qqqq電偶極矩電矩）電偶極矩電矩）0rqpp九電偶極子九電偶極子(electric dipole)的電場強度的電場強度0r電偶極子的軸電偶極子的軸0r 討討 論論（1電偶極子軸線

9、延長線上一點的電場強度電偶極子軸線延長線上一點的電場強度20r20rAxOxEE青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) 大學(xué)物理講義大學(xué)物理講義irxqE200)2( 41irxqE200)2( 41irxxrqEEE220200)4(2 4ixqrE3002 41302 41xpqqEE20r20rAxOx0rx 假假設(shè)設(shè)青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) 大學(xué)物理講義大學(xué)物理講義qq0r （2電偶極子軸線的中垂線上一點的電場強度EEErrxyByeeerqE20 41erqE20 41202)2(ryrrrrj yire)2(0rj yire)2(0青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) 大學(xué)物理講義大學(xué)物理講義) 2 ( 4

10、1030irjyrqE300 41riqrEEE) 2 ( 41030irjyrqE2/ 320200)4( 41ryiqr300 41yiqrE30 41ypqq0rEEErrxyByee0ry 假假設(shè)設(shè)青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) 大學(xué)物理講義大學(xué)物理講義xqyxzoPRrrerlE20d 41dEEd由對稱性有由對稱性有iEExR解解 例例1 1 正電荷正電荷 均勻分布在半徑為均勻分布在半徑為 的圓環(huán)上的圓環(huán)上. .計算在環(huán)的軸線上任一點計算在環(huán)的軸線上任一點 的電場強度的電場強度. .qPlqdd) 2(Rq青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) 大學(xué)物理講義大學(xué)物理講義xqyxzoRrlqddrerl

11、E20d 41dP) 2(RqcosddEEEllx20d4llxrr2 300d4 x Rr23220)( 4Rxqx青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) 大學(xué)物理講義大學(xué)物理講義23220)( 4RxqxExqyxzoRrlqddPE討討 論論20 4xqE（點電荷電場強度）（點電荷電場強度）RxxE22, 0dd（3 3）R22R22EoxRx （1 1） 假假設(shè)設(shè)（2 2）x00E 當(dāng)時當(dāng)時青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) 大學(xué)物理講義大學(xué)物理講義23220)( 4 RxxqE20 RqEdRRqd2d例例2 2 均勻帶電薄圓盤軸線上的電場強度均勻帶電薄圓盤軸線上的電場強度. . 有一半徑為有一半徑為 , ,電荷均勻分布的薄圓盤電荷均勻分布的薄圓盤, ,其電荷面其電荷面密度為密度為 . . 求通過盤心且垂直盤面的軸線上任意一點求通過盤心且垂直盤面的軸線上任意一點處的電場強度處的電場強度. .0RxPRRd2/122)(Rx 23220)( 4 ddRxxqEx23220)(d2RxRxRxyzo0R解解 由例由例青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) 大學(xué)物理講義大學(xué)物理講義xEEd)11(22