89.1两条基本实验定律静电场 库仑定律 库仑(1736~1806 法国工程师、 物理学家。 1773年发表有关材料强度的论文,所提出 的计算物体上应力和应变分布情况的方法沿 用到现在。1777年开始研究静电和磁力问 题,发明扭秤。1779年对摩擦力进行分析 ,提出有关润滑剂的科学理论。1785 1789年,用扭秤测量静电力和磁力,导出 著名的库仑定律。 扭秤
§9.1 两条基本实验定律 静电场 一. 库仑定律 1773年发表有关材料强度的论文，所提出 的计算物体上应力和应变分布情况的方法沿 用到现在。 1777年开始研究静电和磁力问 题，发明扭秤。 1779年对摩擦力进行分析 ，提出有关润滑剂的科学理论。1785- 1789年，用扭秤测量静电力和磁力，导出 著名的库仑定律。 扭秤 库仑(1736 ~ 1806) 法国工程师、 物理学家
库仑定律: 相府观察者 中学:真空中,两个静止的点电荷间相互作用力 F=k q142 静电力恒量k=9×10N·m2C2 写成矢量式: 12 12 21 F=k q1 2/112 q1(±) q2(土) =k华q2 (千) ˉ是单位矢量 12
相对观察者 中学：真空中，两个静止的点电荷间相互作用力 2 1 2 r q q F = k 静电力恒量 9 2 2 9 10 N m C − k = 库仑定律： 写成矢量式： • • 1 q q2 12 r F21 F12 () () () • 1 q 2 q 12 r F21 F12 • () 2 0 1 2 3 1 2 r r q q k r q q r F k = = 0 r 是单位矢量 ) r r ( r q q F F k 12 2 1 2 21 12 = − =
引入真空电容率(1986年推荐值): 0=A=8854187817×10712C2Nm2 q14 4兀6r4兀5r 目的:使后面的大量电磁学公式不出现4因子。 适用范围:目前认为在1015m范围灼成立 原子核尺度:c粒子散射实验,以库仑定律为依据 计算的结果与实验相符。 更大尺度:需要天体物理证明
1 2 2 1 2 0 8 854187817 10 C N m 4 1 − − − = = k 2 0 0 1 2 3 1 2 4 0 4 1 r r q q r q q r F = = 目的：使后面的大量电磁学公式不出现 4 因子。 引入真空电容率(1986年推荐值)： 适用范围: 目前认为在 10 m 范围均成立。 10 m 15 7 − − 原子核尺度： 粒子散射实验，以库仑定律为依据 计算的结果与实验相符。 更大尺度： 需要天体物理证明。
P2l1,表91-1:库仑定律平方反比关系的实验验证 F=k112 δ≤4×102(1785年);δ≤2×10-16(1971年) 数量级:四种基本相互作用相对强度 强力 电磁力 弱力 引力 IO J0-1 I0-38 例:在卢瑟福啦粒子散射实验中,啦子可达到离 金原子核2×10她求它们相互斥力的大小。 2e×79e F ≈91(N)~10kg物体的重 4兀6 力
数量级： 四种基本相互作用相对强度 2 13 38 1 10 10 10 − − − 强力 电磁力 弱力 引力 4 10 (1785 ); 2 10 (1971 ) ; 2 1 6 2 1 2 − 年 − 年 + = r q q F k P211，表9.1-1：库仑定律平方反比关系的实验验证 例：在卢瑟福 粒子散射实验中， 粒子可达到离 金原子核 处，求它们相互斥力的大小。 2 10 m . −14 91(N) 4 2 79 2 0 = r e e F ～10kg 物体的重 力
二.电场力叠加原理 两点电荷间相互作用力不因其它电荷的存在而改变。 点电荷系对某点电荷的作用等于系内各点电荷单独存 在时对该电荷作用的矢量和。 FF=F1+F2+…+F ∑ qa ∑ q04;r 兀6
二.电场力叠加原理 两点电荷间相互作用力不因其它电荷的存在而改变。 点电荷系对某点电荷的作用等于系内各点电荷单独存 在时对该电荷作用的矢量和。 F F F Fn = 1 + 2 + + = = = = n i i i i n i i r q q r F 1 3 0 0 1 4 q1 • q2 qn qi • i r • • • Fi q0 • •