高中物理竞赛电场§1、1 库仑定律和电场强度1．1．1、电荷守恒定律大量实验证明：电荷既不能创造，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，正负电荷的代数和任何物理过程中始终保持不变。我们熟知的摩擦起电就是电荷在不同物体间的转移，静电感应现象是电荷在同一物体上、不同部位间的转移。此外，液体和气体的电离以及电中和等实验现象都遵循电荷守恒定律。1．1．2、库仑定律真空中，两个静止的点电荷1q 和 RkQ之间的相互作用力的大小和两点电荷电量的乘积成正比，和它们之间距离 r 的平方成正比；作用力的方向沿它们的连线，同号相斥，异号相吸221rqqkF 式中 k 是比例常数，依赖于各量所用的单位，在国际单位制（SI）中的数值为：229/109CmNk（ 常 将 k 写 成041k的 形 式 ，0 是 真 空 介 电 常 数 ，22120/1085.8mNC）库仑定律成立的条件，归纳起来有三条：（1）电荷是点电荷；（2）两点电荷是静止或相对静止的；（3）只适用真空。条件（1）很容易理解，但我们可以把任何连续分布的电荷看成无限多个电荷元（可视作点电荷）的集合，再利用叠加原理，求得非点电荷情况下，库仑力的大小。由于库仑定律给出的是一种静电场分布，因此在应用库仑定律时，可以把条件（2）放宽到静止源电荷对运动电荷的作用，但不能推广到运动源电荷对静止电荷的作用，因为有推迟效应。关于条件（3），其实库仑定律不仅适用于真空，也适用于导体和介质。当空间有了导体或介质时，无非是出现一些新电荷——感应电荷和极化电荷，此时必须考虑它们对源电场的影响，但它们也遵循库仑定律。1．1．3、电场强度电场强度是从力的角度描述电场的物理量，其定义式为qFE 式中 q 是引入电场中的检验电荷的电量，F 是 q 受到的电场力。借助于库仑定律，可以计算出在真空中点电荷所产生的电场中各点的电场强度为用心 爱心 专心22rQkqrQqkqFE式中 r 为该点到场源电荷的距离，Q 为场源电荷的电量。 1．1．4、场强的叠加原理在若干场源电荷所激发的电场中任一点的总场强，等 于 每 个 场源电荷单独存在时在该点所激发的场强的矢量和。原则上讲，有库仑定律和叠加原理就可解决静电学 中 的 全 部问题。例 1、如图 1-1-1（a）所示，在半径为 R、体电荷密度 为 的 均匀带电球体内部挖去半径为 R的一个小球，小球球心O与大球球心 O 相距为 ...
