<style> .reveal .slides { text-align: left; font-size:30px; } </style> # Electrostatics 2022 / 10 / 04 * 靜電力 * 庫倫定律 * 電場 * 電力與電場的關係 --- ## 靜電力 * 力的本質(四大交互作用力) * 保守力(重力、磁場力、電場力) * 電磁力是什麼？ * 電磁力傳播的速度？ * 電力線 ---- ### 電力線 #### 靜電力線     #### 有導體之電力線  --- ## 庫倫定律 $F=k_e\frac{q_1q_2}{r^2}=\frac{1}{4\pi \varepsilon_0}\frac{q_1q_2}{r^2}$ * 庫倫定律 * 電量 * 應用題 ---- ### 庫倫定律 定義：靜止帶電體q1與q2間的交互作用力(靜電力) 力的方向：同級相斥，異級相吸。 $F=k_e\frac{q_1q_2}{r^2}=\frac{1}{4\pi \varepsilon_0}\frac{q_1q_2}{r^2}$  ---- ### 電量 什麼是帶電：物體帶有的電荷數量 * 電荷為什麼等同於電？ * 什麼是電？ 一顆電子的電量：$e=-1.60\times10^{-19}C$ 一顆質子的電量：$+1.60\times10^{-19}C$ 因為電子為 ==基本粒子==（不可分割）， 所以物體帶有的電量==必為電荷的整數倍== 也就是e的整數倍。 ---- ### 應用題 兩帶電粒子分別帶有$+q_1與-q_2$之電量： * $q_1=+30C$ * $q_2=-80C$ * $r=5nm$ $試問：靜電力F_1與F_2大小$  \begin{aligned} &k=\frac{1}{4\pi \varepsilon_0}=8.987\times10^9\\ &\vert F_1\vert=\vert F_2\vert=\frac{q_1q_2}{4\pi \varepsilon_0r^2}=\frac{8.987\times10^9\times30\times(-80)}{(5.0\times10^{-9})^2}=8.62\times10^{29}N \end{aligned} --- ## 電場 * 場 * 電場 * 靜電場與電力線的關係 * 應用題 ---- ### 什麼是場 * 以時空為變數的物理量 * 基本交互作用的空間 　 場是處理問題的手段 目的是為了描述力是如何產生 ---- ### 電場(向量) 定義：在電荷周圍的物理場（電磁波），會對場中的其他電荷產生力的作用。 $\vec{E}=\frac{\vec F}{q}=\frac{k_eq}{r^2}=\frac{1}{4\pi \varepsilon_0}\frac{q}{r^2}$  ---- ### 靜電場與電力線的關係     靜電場的電力線：其切線方向表示為電場強度的方向。 ##### 各向同性與均勻空間性且符合能量守恆 1. 靜電荷的電力線始於正電荷終於負電荷，==非封閉曲線==。 2. 靜電場中任一點，電場強度的方向只有一個，因此電力線彼此排斥，互不相交(why)。==(同級相斥，異級相吸)== ---- ### 應用題  哪裡沒有電場？ ---- | | | -------- | |  | ---- 兩帶電粒子分別帶有$+q_1與-q_2$之電量： * $q_+=+e$ * $q_-=-e$ * $r=5nm$ 試問：兩帶電粒子中央的電場  ----  \begin{aligned} \vec{E_{q+}}&=\frac{k_eq_+}{r^2}=\frac{q_+}{4\pi \varepsilon_0 r^2}=\frac{8.987\times10^9\times1.60\times10^{-19}}{(2.5\times10^{-9})^2}\\&=2.300\times10^8 \\ \vec{E_{q-}}&=\frac{k_eq_-}{r^2}=\frac{q_-}{4\pi \varepsilon_0 r^2}=\frac{8.987\times10^9\times-1.60\times10^{-19}}{(2.5\times10^{-9})^2}\\&=-2.300\times10^8\\ &\vec{E_{q+}}與\vec{E_{q-}}方向一致向右\\ &\vert\vec{E_{q+}}\vert+\vert\vec{E_{q-}}\vert=4.600\times10^8(\frac{N}{C}) (\rightarrow) \end{aligned} ---- #### 補充：均勻帶電圓環對點P的電場 * 利用微積分與離散化   --- ## 電力與電場的關係  電力：兩帶電體互相作用於對方的力（帶電體 與 帶電體） $\vec F=\vec Eq=k_e\frac{q_1q_2}{r^2}=\frac{1}{4\pi \varepsilon_0}\frac{q_1q_2}{r^2}(N)$  電場：單個帶電體對周圍空間的影響（帶電體 與 周圍空間） $\vec{E}=\frac{\vec F}{q}=\frac{k_eq}{r^2}=\frac{1}{4\pi \varepsilon_0}\frac{q}{r^2}(\frac{N}{C})$ --- 參考資料： https://www.keyence.com.tw/ss/products/static/static-electricity/electrification/electric-field.jsp https://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:qcNNp08x0moJ:https://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/%3Fp%3D2797&cd=1&hl=zh-TW&ct=clnk&gl=tw https://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E9%9B%BB%E5%A0%B4 https://physcourse.thu.edu.tw/mengwen/%E8%AA%B2%E7%A8%8B%E7%9B%B8%E9%97%9C/%E6%99%AE%E9%80%9A%E7%89%A9%E7%90%86/%E9%9B%BB%E5%A0%B4/ https://www.itsfun.com.tw/%E9%9B%BB%E5%8A%9B%E7%B7%9A/wiki-9110326-0317106 https://wuli.wiki/online/Efield.html https://www.youtube.com/watch?v=d2d9zLsSSyU&t https://www.youtube.com/watch?v=bjdbL7EztgM