库仑定律表述如下： 在真空中，两个静止的点电荷q1和q2之间的相 互作用力的大小和q1与q2的乘积成正比，和它 们之间距离r的平方成反比；作用力的方向沿着 它们的连线，同号电荷相斥，异号电荷相吸。
如图所示
令F12代表q1给q2的力，r12代表由q1
到q2方向的单位矢量，则
F12
K
Q1Q2 r2
§1.2 电场 电场强度
比值F/q0是一个无论大小和方向都与试探电荷 无关的量，它是反映电场本身性质的。我们把
它定义为电场强度，简称场强，用E表示：
➢
E=F/q0
场强迭加原理
电场力是矢量，它服从矢量迭加原理。如果以 F1、F2 Fk分别表示点电荷q1、q2 qk 单独存在时电场施于空间同一点上试探电荷q0 的力，则它们同时存在时，电场施加于该点试 探电荷的力F将为F1、F2 Fk的矢量和， 即
第一章 静电场
主要内容
1. 静电的基本现象和基本规律 2. 电场 电场强度 3. 高斯定理 4. 电位及其梯度 5. 静电场的应用举例
基本要求
➢ 明确电荷是物质的一种属性 ➢ 理解点电荷模型 ➢ 理解电场概念 ➢ 掌握电通量的概念及其计算方法 ➢ 理解电力线的概念 ➢ 理解和掌握静电场环路定理 ➢ 理解掌握电位电位差概念 ➢ 理解等位面概念
点场强的迭加。这叫做电场强度的迭加原理 （简称场强迭加原理）。
➢ 电偶极子:由一对等量异号点电荷组成的带电 体系,它们之间的距离L远比场点到它们的距离 r小得多.这种带电体系叫做电偶极子.
➢ 电偶极子的场强公式:
延长线上
E 1
4 0
2p r3
中垂面上 E 1
p
4 0 r 3
2.4电荷的连续分布
§1.1静电场的基本现象和基本规律
1.1.1 两种电荷
物体有吸引轻小物体的性质，就说它带了电，或 有了电荷。带电的物体叫带电体。 使物体带电叫起电。用摩擦方法使物体带电叫做 摩擦起电。 自然界只存在两种电荷：正电荷和负电荷，且同 种电荷相排斥异种电荷相吸引。
1.1.2 静电感应和电荷守恒定律
另一种重要的起电方法是静电感应。摩擦起电和静电 感应的实验表明，起电过程是电荷从一个物体（或物体 的一部分）转移到另一物体（或同一物体的另一部分） 的过程。
电荷
电场
电荷
1.2.2电场强度矢量E
电场的一个重要性质是它对电荷施加作用力，下面以这个性质 定量描述电场。首先在电场中引如一电荷以测量电场对它的作 用力。为使测量精确，这电荷必须满足以下一些要求： (1)这电荷的电量q0充分小。 (2)电荷q0的几何线度也要充分小，即可以把它看作是点电荷。 满足以上条件的电荷q0叫做试探电荷。 下图为用试探电荷测场强的演示实验。
F=F1+ F2 + + Fk
将上式除以q0，得到 E=E1+E2+ +Ek
E1=F1/q0，E2=F2/q0 ， Ek=Fk/q0 分别代表q1、q2 qk单独存在时在空间同一 点的场强，而E=F/q0代表它们同时存在时该点 的总场强。
➢ 由此可见，点电荷组所产生的电场在某点的场 强等于各点电荷单独存在时所产生的电场在该
（2）绝缘体：电荷几乎只停留在产生的地方的那种 物体叫绝缘体。
（3）半导体：半导体是介于导体与绝缘体之间的物 体，而且对温度，光照，杂质，压力，电磁场等 外加条件极为敏感。
金属，石墨，电解液（酸，碱，盐类的水溶 液），人体，地，电离的气体等都是导体； 玻璃，橡胶，丝绸，琥珀，松香，硫磺，瓷 器，油类，未电离的气体等都是绝缘体。
量l的乘积，即P=ql； ➢ 电偶极子所受力矩的公式为L=PE
§1.3 高斯定理
1.3.1电力线及其数密度
➢ 电力线:如果在电场中作出许多曲线,使这些曲 线上每一点的切线方向和该点场强方向一致,那 所有这样作出的曲线,叫做电场的电力线。
Байду номын сангаас
➢ 电力线数密度在电场中任意点取一小面元 S 与
现在研究电场中任一固定点的性质。按照库仑定
律，在电场中任一固定点p，试探电荷所受的电 力是和试探电荷的电量q0成正比的。如果把试探 电荷的电量增大到2，3，4......n倍（但仍需满 足试探电荷的条件），将看到同一地点的F也增 大到2，3，4....n倍，而力的方向不变（如图）。
➢ 如果把q0换成等量异号的电荷，则力的大小不 变，方向反转。因此对于电场中的固定点来说，
➢ 电荷的体密度:单位体积内的 电荷。
e
lim q v0 V
➢ 电荷的面密度:单位面积内的电荷。
q eS
或 e
q S
➢ 电荷的线密度:单位长度内的电荷。
e
q lim l0 l
1.2.5带电体在电场中所受的力及其运动
➢ 电荷与电场之间的相互关系有两个方面：电荷 产生电场和电场对电荷施加作用力。
➢ 作用力的公式：F=qE ➢ 电偶极距：电偶极距P是个矢量，它等于q和矢
1.1.4 物质的结构
物质是由分子，原子组成的，而原子又由带正 电的原子核和带负电的电子组成。原子核中有 质子和中子，中子不带电，质子带正电。一个 质子所带电荷和一个电子所带电量数值相等。 如果用e代表一个质子的电量，则一个电子的电 量就是-e。它的近似值为
e=1.60210-19库仑
1.1.5 库仑定律
1.2.1 电场 近代物理学的发展告诉我们：凡是有电 荷的地方，四周就存在电场，即任何电荷 都在自己周围的空间激发电场；而电场的 基本性质是，它对于处在其中的任何其他 电荷都有力的作用，成为电场力。因此电 荷与电荷之间是通过电场发生相互作用的。
具体的讲，图中的物体1带电时，1上的电荷就在 周围的空间激发一个电场；物体2带电时，2上的 电荷也在周围的空间激发一个电场。带电体2所 受的力F12是1的场施加给它的，带电体1所受的 力F21是2的场施加给它的。用一个图式来概括， 则为
从以上一些事实可以总结出如下定律：电荷既不能被 创造，也不能被消灭，它们只能从一个物体转移到另一 个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，也就是 说，在任何物理过程中，电荷的代数和是守恒的。这个 定律叫电荷守恒定律。
1.1.3 物体的分类
（1）导体：电荷能从产生的地方迅速转移或传导到 其它部分的那种物体叫做导体。