2022-2023学年高二物理竞赛课件：库 仑 定 律 (Coulomb’s Law )

库 仑 定 律 (Coulomb’s Law ) 库 仑 定 律 (Coulomb’s Law ) 一、电荷的种类 1.正电荷与负电荷 同种相斥，异种相吸 单位：库[仑] 符号：C 2.电量Q或q：带电体所带电荷的多少。 二、电荷的量子性(Quantization) 1.电荷总是以一个基本单元的整数倍出现。 基本单元：e =1.602×10-19C 电荷(Electric Charge) 密立根油滴试验 电荷数：微观粒子所带的基元电荷的个数。 - + 1913年，密立根用液滴法首先从实验上测定了基本电荷的量值，证明了微小粒子带电量的变化不连续性。 现代物理预言夸克 密立根 电荷守恒 2. 正、负电子的湮灭： [电子]+[正电子]→2[光子] 电荷：-e+e→0 3.中子的放射性衰变： [中子] →[质子]+[电子]+[反中微子] 电荷：0 →e+（-e）+0 表述：在一个和外界没有电荷交换的系统内，正负 电荷的代数和在任何物理过程中保持不变。 电荷守恒定律是物理学中普遍的基本定律。 电磁学的研究内容 电磁学是经典物理学的一部分。它是研究电磁现象的规律的学科。它研究物质间的电磁相互作用，以及电磁场产生、变化和运动的规律。 四种基本相互作用 1. 引力 2. 电磁力 3. 强核力 4. 弱核力 相对强弱： 强相互作用的强度=1，电磁相互作用≈10-2，引力相互作用≈10-38。 物理学：物质和能量。 物质存在的形式，内部结构，物质间的作用，运动和转化。 相对论量子力学 量子论 相对论 经典论 v《 c v ~ c h趋于0 h不等于0 电力和引力：平方反比，中心力场 辅助单位：平面弧度rad，立体球面度sr 长度 质量 时间 电流 温度 物质量 光强 l m t I T n IV 米 千克 秒 安培 开尔文 摩尔 坎培拉 m kg s A K mol cd 估算两alpha粒子间的电力和引力 He核，两质子两中子，电子质量0.9e-30kg，质子中子质量1836倍于电子。 氢原子半径0.53e-10m， 氦原子半径0.31e-10m，原子核半径1e-15 – 1e-14m，99.96%的质量 可设氦核间距1e-13m 相差1e-35倍 什么概念！ 引力，电力，相差一万亿亿亿亿倍，排斥吸引 电荷，正负电荷精密混合微妙平衡，组成物质 平方反比的电力，小范围维持微妙平衡分布 质子为何可以紧挨? 核力，更短程力！ 核的稳定性，核力和电力的拉锯 电子本身为何不四散分裂？电子还可分裂吗？ 质子和电子为何不吸引紧挨（电子挤在一起）？ 量子力学+电力=材料结构 一臂之遥两个人，1m 质量50kg /每mol质量0.012kg 约 4000mol 2.4e27个碳原子，1.5e28个电子，1%，1.5e26个电子 多大的力量？ 电和磁 分开来：静电和静磁 合起来，电动力学，动电磁，电磁学 源于电荷所受的力，电力和磁力，难求 电场和磁场，叠加原理，简洁 定义基于静电和静磁（理想） 三、历史上对于电磁现象的观察与研究 1.观察与记录阶段 “顿牟掇芥，磁石引针” 2.定量研究阶段 3.相对论的创立进一步证明电磁场是一个统一的实体 1785年，库仑提出静电公式——库仑定律； 1800年，伏打发明电堆，电学由静电走向动电； 1820年，奥斯特发现电流的磁效应； 1820年，安培提出电流元之间的相互作用规律 ——安培定律； 1831年，法拉第发现了电磁感应现象； 1865年，麦克斯韦建立了完整的电磁场理论。 $