第11章 静电场
电磁运动是物质的又一种基本运动形式。电磁相互作用是自然界已知的四种基本相互作用之一,也是人们认识得比较深入的一种相互作用。在日常生活和生产活动中,在对物质结构深入认识的过程中,都要涉及电磁运动。因此,理解和掌握电磁运动的基本规律,在理论和实践上都有极其重要的意义。
一般来说,运动电荷将同时激发电场和磁场,电场和磁场是相互关联的。但是,在某种情况下,例如,当我们所研究的电荷相对某一参考系静止时,电荷在这个静止参考系中就只激发电场,而无磁场。这个电场就是本章所要讨论的静电场。
为了便于了解和掌握电磁运动的规律,我们先讨论电磁运动中*简单的情况——真空中相对于观察者静止的电荷在其周围所激发的电场(静电场)的性质。从静电场的三条基本的实验规律:电荷守恒定律,库仑定律和电场力的叠加原理出发,从电荷在静电场中受力和电场力对电荷做功两个方面,引入电场强度和电势这两个描述电场性质的基本物理量,*后讨论电场强度和电势两者之间的关系。
§11—1 电荷库仑定律
电荷是电学中一个*基本的概念。现今人们认识到电荷的特点是:(1)自然界中只存在两种性质不同的电荷,称为正电荷和负电荷;(2)电荷是量子化的;(3)存在一种“电荷对称性”,即对于每种带正电的粒子必须存在与之对应的、带等量负电荷的另一种粒子;(4)电荷守恒。
一、电荷的量子化
人们经过长期的实验探索已经知道,物质由分子和原子组成,原子又由一个原子核和一定数量绕核运动的电子组成,而原子核一般都是由带正电的质子和不带电的中子组成。在正常情况下,核内所带正电的总和等于核外电子所带负电的总和,所以物体呈现电中性。但在一定条件下,比如不同材料的相互摩擦,会破坏物体的电中性状态,使一物体失去电子而带上正���,另一物体获得电子而带上负电,这时我们说物体带了电荷。物体所带电荷的总量叫做电量,常用Q或q表示,其单位为库仑(C).
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