5-大學物理講稿（第5章真空中的靜電場）

1、1第5章真空中的靜電場真空中的靜電場5.1物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)實驗證明自然界中存在兩種電荷分別稱為正電荷和負電荷.它們之間存在相互作用力同種電荷相互排斥異種電荷相互吸引.物體所帶電荷的多少稱為電量用q或Q表示電量的單位取庫侖（C）.實驗還表明在自然界中存在著最小的電荷基本單元e任何帶電體所帶的電量只能是這個基本單元的整數(shù)倍即(5.1))(?21????nneQ電荷的這一特性稱為電荷的量子性.實驗測得這基本單元的電量為(5.2)).(

2、)(.CCe19191060211049602177331?????、、、由于e的量值非常小在宏觀現(xiàn)象中不易觀察到電荷的量子性常將電量Q看成是可以連續(xù)變化的物理量它在帶電體上的分布也看成是連續(xù)的.由物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)可知原子中一個電子帶一個單位負電荷一個質(zhì)子帶一個單位正電荷其量值就是原子失去電子帶正電原子得到電子帶負Ce19106021???.電.隨著人們對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認識1964年蓋爾曼（MGellMann）等人提出了夸克模型認為夸克粒子是物

3、質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本單元強子（質(zhì)子、中子等）是由夸克組成的而不同類型的夸克帶有不同的電量分別為或.截止1995年核e31?e32?子的6個夸克已全部被實驗發(fā)現(xiàn)可靠的依據(jù)也證明了分數(shù)電荷的存在.但到目前為止還沒有發(fā)現(xiàn)自由狀態(tài)存在的夸克.我們已經(jīng)知道在正常情況下物體不帶電呈電中性即物體上正、負電荷的代數(shù)和為零.當物體呈帶電狀態(tài)時是由于電子轉(zhuǎn)移或電子重新分配的結(jié)果在電子轉(zhuǎn)移或重新分配的過程中正、負電荷的代數(shù)和并不改變.大量實驗表明把參與相互作用的幾個

4、物體或粒子作為一個系統(tǒng)若整個系統(tǒng)與外界沒有電荷交換則不管在系統(tǒng)中發(fā)生什么變化過程整個系統(tǒng)電荷量的代數(shù)和將始終保持不變.這一結(jié)論稱為電荷守恒定律它是自然界中一條基本定律.實驗還發(fā)現(xiàn)一切宏觀的、微觀的物理的、化學的、生物的等過程都遵守電荷守恒定律.3的相互作用這種靜止電荷的作用力稱為靜電力（或庫侖力）.空氣對電荷之間的作用影響較小可看成是真空.例題5.1三個點電荷和Q所處的位置如圖5.2所示它們所帶的電21qq、量分別為，.求對Q的作用力.

5、Cqq6211002????.CQ61004???.21qq、解：本問題一般是先利用庫侖定律求出分別對Q的作用力F21qq、和F然后求出它們的合力.由本問題的對稱性可知F和F的y分量大小相等方向相反因而互相抵消.Q所受之合力方向沿x21qq、軸正向.由庫侖定律得對Q的作用1q力大小為N290403010041002109984226692101......?????????????rQqFN2305040290....cos?????F