【—靜電學(xué)知識】靜電學(xué)要領(lǐng):當(dāng)把數(shù)學(xué)引入到電現(xiàn)象的研究中去時,一門新科學(xué)即靜電學(xué)興起了。
靜電學(xué)
是研究“靜止電荷”的特性及規(guī)律的一門學(xué)科,是電學(xué)的領(lǐng)域之一。靜電是指靜電荷,是稱呼電荷在靜止時的狀態(tài),而靜止電荷所建立的電場稱為靜電場,是指不隨時間變化的電場。該靜電場對于場中的電荷有作用力。
靜電現(xiàn)象
在公元前六世紀(jì),人類就發(fā)現(xiàn)琥珀摩擦後,能夠吸引輕小物體的「靜電現(xiàn)象」。這是自由電荷在物體之間轉(zhuǎn)移後,所呈現(xiàn)的電性。此外絲綢或毛料摩擦?xí)r,產(chǎn)生的小火花,是電荷中和的效果!咐纂姟箘t是大自然中,因?yàn)樵茖永鄯e的正負(fù)電荷劇烈中和,所產(chǎn)生的電光、雷聲、熱量。
靜電現(xiàn)象包括許多大自然例子,像塑膠袋與手之間的吸引、似乎是自發(fā)性的谷倉爆炸、在制造過程中電子元件的損毀、影印機(jī)的運(yùn)作原理等等。當(dāng)一個物體的表面接觸到其它表面時,電荷集結(jié)於這物體表面成為靜電。雖然電荷交換是因?yàn)閮蓚表面的接觸和分開而產(chǎn)生的,只有當(dāng)其中一個表面的電阻很高時,電流變的很小,電荷交換的效應(yīng)才會被注意到。因?yàn),電荷會被入陷於那表面,在那里度過很長一段時間,足夠讓這效應(yīng)被觀察到的一段時間 初一。
靜電現(xiàn)象是由點(diǎn)電荷彼此相互作用的靜電力產(chǎn)生的。庫侖定律專門描述靜電力的物理性質(zhì)。在氫原子內(nèi),電子與質(zhì)子彼此相互作用的靜電力超大於萬有引力,靜電力的數(shù)量級大約是萬有引力的數(shù)量級的 40 倍。
基本概念庫侖定律
靜電學(xué)最基本的定律是庫侖定律。一個點(diǎn)電荷 q作用於另一個點(diǎn)電荷 Q 的靜電力 F,可以用庫侖定律計(jì)算出來。點(diǎn)電荷是理想化的帶電粒子。在這?,稱點(diǎn)電荷 q 為源點(diǎn)電荷,稱點(diǎn)電荷 Q 為檢驗(yàn)電荷。靜電力的大小跟兩個點(diǎn)電荷之間的距離的平方成反比,跟 q 、Q 的乘積成正比,作用力的方向沿連線,同號電荷相斥,異號電荷相吸:
其中, C2N-1m-2是電常數(shù), r是從源點(diǎn)電荷 q 指向檢驗(yàn)電荷Q 的向量,r 是其單位向量。
電場 E 定義為作用於一個檢驗(yàn)電荷 Q 的靜電力 F 除以 Q:
知識總結(jié):在靜電學(xué)的確立過程中,普利斯特列、卡文迪許和庫侖做出了重要的貢獻(xiàn)。
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