高二物理競賽課件：物質的電結構 庫侖定律

1第七章靜止電荷的電場§7-1物質的電結構庫侖定律萊頓瓶2第七章靜止電荷的電場7.1物質的電結構庫侖定律7.2靜電場電場強度7.3靜電場的高斯定理7.4靜電場的環(huán)路定理電勢7.5電場強度與電勢梯度的關系7.6靜電場中的導體7.7電容器的電容7.8靜電場中的電介質7.9有電介質時的高斯定理電位移7.10靜電場的能量(靜電的基本現(xiàn)象和基本規(guī)律)電荷電荷守恒定律電荷的量子化庫侖定律電磁學：研究電荷和電流產(chǎn)生電場和磁場的規(guī)律，

電場和磁場的相互聯(lián)系，電磁場對電荷和電流的作用，電磁場對實物的作用及所引起的各種效應等。主要任務：研究靜電場的分布規(guī)律。3電荷物質的基本屬性。如，質量玻璃棒用絲綢摩擦后，能吸引輕小物體，玻璃棒帶電了，

或有電荷。帶電體。摩擦(生熱)起電。自然界中只有兩種電荷（正、負）：

同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。電量：物體所帶電荷數(shù)量的多少。電荷量與運動無關。測量：驗電器、靜電計靜電感應。4電荷守恒定律在一個和外界沒有電荷交換的系統(tǒng)內，

正負電荷的代數(shù)和在任何物理過程中保持不變。正負電荷總是同時出現(xiàn)，量值相等。電荷既不能被創(chuàng)造，也不能被消滅，

它們只能從一個物體移到另一個物體，

或從一個物體的一部分移到另一部分。在任何物理過程中，電荷的代數(shù)和是守恒的。物理學中普遍的基本定律。5物質的電結構電荷是量子化的（微觀世界）e=1.60210-19庫侖(C)，n=±1、±2、±3…注：在宏觀電磁現(xiàn)象中電荷的不連續(xù)性表現(xiàn)不出來。量子化：某物理量的值不是連續(xù)可取值而只能取一些分立值自然界物體所帶電荷：q=ne物質內部固有地存在著電子和質子這兩類基本電荷

正是各種物體帶電過程的內在依據(jù)。如摩擦起電。6導體、絕緣體、半導體導體：電荷能從一個地方迅速轉移或傳導到其它部分的物體。如：金屬、石墨、人體、電解液（酸堿鹽溶液）…絕緣體：電荷幾乎只能停留在產(chǎn)生的地方的物體。

如：玻璃、橡膠、絲綢、琥珀、松香、油類…半導體：在一定條件下，物體轉移或傳導電荷的能力將發(fā)生變化，對溫度、光照、雜質、壓力、電磁場等十分敏感。一切導體所以導電，因為其內部都存在可以自由移動的電荷：自由電荷。而絕緣體中，絕大部分電荷只能在一個原子或分子的范圍內作微小的位移：束縛電荷。故導電性差。7庫侖定律(1)點電荷——理想模型忽略物體形狀及電荷的分布，看成具有電荷的幾何點(2)庫侖定律（1785年，庫侖通過扭稱實驗得到）

q1q2電荷q1對電荷q2的作用力q1q2電荷q1指向電荷q2的單位矢量1736-1806有理化真空介電常數(shù)：法國陸軍上校8庫侖扭秤A、B兩個小球帶電受力1庫侖：1秒內通過導線橫截面的電量。1庫侖=1安培·秒9庫侖定律：討論2)

庫侖定律只適用兩個靜止點電荷。同號,排斥力q1、q2q1、q2異號,吸引力3)

若q1、q2在介質中，介電常數(shù)=ro；空氣中：o

4)基本實驗規(guī)律。在宏觀、微觀領域都適用。1)遵從牛頓第三定律2112-FFrr=問題：根據(jù)庫侖定律，當r趨近0時，力趨近于無窮大?q1=1C，q2=1C，r=1m，求F=?10電場力疊加原理實驗證明：多個點電荷存在時，任意一個點電荷受的靜電力等于其它各個點電荷對它的作用力的矢量和。q1qoq2q3qn原則上，庫侖定律和疊加原理可以求解靜電學中的全部問題。思考題一個金屬球帶上正電荷后，質量如何變化？11

12例7-1按量子理論，在氫原子中，核外電子快速地運動著，并以一定的概率出現(xiàn)在原子核（質子〕的周圍各處，在基態(tài)下，電子在以質子為中心，半徑ｒ＝0.529×10-10ｍ的球面附近出現(xiàn)的概率最大.試計算在基態(tài)下,氫原子內電子和質子之間的靜電力和萬有引力,并比較兩者的大小.引力常數(shù)為G=6.67×10-11N﹒m2/kg2．

解:

按庫侖定律計算，電子和質子之間的靜電力萬有引力：數(shù)據(jù)參見：表7-1，P245宇宙年齡：1010年128位的IPv6地址數(shù)量可達3.4x

1038研究電子、質子相互作用時，常忽略萬有引力。13例題7-2

解：庫侖定律設原子核中的兩個質子相距4.0×10-15m，求此兩個質子之間的靜電力.在原子核內質子間的斥力是很大的。質子之所以能結合在一起組成原子核，是由于核內除了有這種斥力外還存在著遠比斥力為強的引力_____核力的緣故.

原子核的結合力遠大于原