第五章 靜電場(chǎng)

　　從本章起我們開(kāi)始學(xué)習(xí)電磁學(xué)，按照考試命題要求，電磁學(xué)和力學(xué)所占分?jǐn)?shù)應(yīng)在50%以上，而電磁學(xué)很顯然會(huì)占更多的分?jǐn)?shù)，預(yù)計(jì)會(huì)在30分上下。因此電磁學(xué)的認(rèn)真掌握是很重要的，但是這幾章內(nèi)容多，公式復(fù)雜，要學(xué)好它，必須打?qū)嵒�礎(chǔ)，弄清概念，記牢公式，否則可能浪費(fèi)時(shí)間。

　　本章的內(nèi)容是圍繞著“靜電”及“靜電場(chǎng)”展開(kāi)的，從靜電的基本現(xiàn)象起，討論了靜電場(chǎng)，然后引出各種定量的概念，重點(diǎn)是高斯定理、場(chǎng)強(qiáng)的環(huán)路定理、電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)的計(jì)算。

　　一、靜電的基本現(xiàn)象和規(guī)律

　　自然界存在著兩種電荷，正電荷和負(fù)電荷。區(qū)分的方法是“玻絲正，膠皮負(fù)”。

　　(識(shí)記)一個(gè)電子所帶的電量e是電荷的最小單元，稱為基元電荷。注意基元電荷不是指電子，而是電量，自然界沒(méi)有任何帶電量比它更小帶電體了，這個(gè)電量的值要記�。�1.602×1019C(記憶)

　　(識(shí)記)物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)：就是物體微觀上看是由原子核及電子的不同組合構(gòu)成的，一般地說(shuō)，核外電子與核內(nèi)質(zhì)子數(shù)相等，正負(fù)電荷“中和”就顯出“不帶電”現(xiàn)象，若有電子的轉(zhuǎn)移，及物體失去或獲得電子時(shí)，物體就會(huì)呈現(xiàn)帶正電或帶負(fù)電現(xiàn)象。在孤立系統(tǒng)中電子數(shù)是一定的，當(dāng)電子轉(zhuǎn)移時(shí)，就會(huì)在失去電子的物體上呈正電，得到電子的物體上呈負(fù)電，由于它們是由同樣的電子所引來(lái)的，因此在量值上應(yīng)相等。

　　(領(lǐng)會(huì))大量實(shí)驗(yàn)表明，正負(fù)電荷總是同時(shí)出現(xiàn)或消失，而且量值相等，因此在孤立系統(tǒng)內(nèi)，無(wú)論進(jìn)行什么過(guò)程，電荷的代數(shù)和恒定不變，這就是電荷守恒定律。

　　(識(shí)記)點(diǎn)電荷相類似于力學(xué)系統(tǒng)中的質(zhì)點(diǎn)概念，當(dāng)帶電體的形狀、大小不影響研究問(wèn)題的結(jié)果或可忽略不計(jì)時(shí)，把帶電體抽象為電荷集中于一個(gè)幾何點(diǎn)的理想化模型。

　　(簡(jiǎn)單應(yīng)用)庫(kù)侖定律：這是對(duì)靜止點(diǎn)電荷相互作用力規(guī)律的總結(jié)。我們一看到這個(gè)描述就想到萬(wàn)有引力的描述(題外話)這個(gè)描述也就是一個(gè)正比，一個(gè)反比，一條連線，容易理解，公式是：那個(gè)比例系數(shù)，愿意的話，可以記一下：

　　真空電容率ε0=8.85×1012C2.N1.m2 (記憶)

　　所以這個(gè)比例系數(shù)1/4πε0=8.99×109=9.0×109N.m2.C2(記憶)

　　靜電力也有方向，當(dāng)有n個(gè)點(diǎn)電荷同時(shí)作用于某一點(diǎn)電荷時(shí)，這個(gè)靜電力就等于每個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)施于該點(diǎn)電荷的靜電力的矢量和。這就是靜電力的疊加原理，和力的疊加原理是一致的。

　　根據(jù)這個(gè)定律(公式)應(yīng)能計(jì)算點(diǎn)電荷之間的作用力。

　　二、電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度

　　我們知道，力是物體與物體之間的作用，沒(méi)有物體是不能作用的，哲學(xué)上有一條基本觀點(diǎn)：即不以人的意志為轉(zhuǎn)移的客觀存在就是物質(zhì)。而場(chǎng)這種看不見(jiàn)摸不著的東西也是一種物質(zhì)，和不可見(jiàn)光一樣，只是因?yàn)槿说母杏X(jué)的局限而無(wú)法直接觀察，但它是存在的。靜電場(chǎng)是由靜電荷所激發(fā)的電場(chǎng)。

　　電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度就是帶有單位電量的電荷在該點(diǎn)所受電場(chǎng)力的大小，方向與正電荷在該點(diǎn)所受電場(chǎng)力方向相同�？梢�(jiàn)電場(chǎng)強(qiáng)度反映了電場(chǎng)在某一點(diǎn)的性質(zhì)。我們要記住點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中場(chǎng)強(qiáng)計(jì)算公式：

　　電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加就是把各個(gè)點(diǎn)電荷系產(chǎn)生的電場(chǎng)按照矢量相加的原理進(jìn)行疊加。

　　(綜合應(yīng)用)電場(chǎng)強(qiáng)度矢量的計(jì)算，要能計(jì)算點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)、多個(gè)點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)的疊加、以及具有簡(jiǎn)單形狀電荷均勻分布的連續(xù)帶電體的電場(chǎng)中的場(chǎng)強(qiáng)。(書(shū)上的例子應(yīng)當(dāng)仔細(xì)學(xué)習(xí))

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