Transcript 電磁力
物質間的基本交互作用 長程力：重力(萬有引力)、電磁力 短程力：強作用力、弱作用力 重力 • 天上、地上的力，為同一種超距作用 兩物體有質量會相吸引，稱萬有引力。 萬有引力定律： F1 F 2 Gm 1 m 2 r 2 重力常數 G 6 . 67 10 11 ( Nm 2 2 / kg ) 重量=地球對人的萬有引力，故稱重力 W F GMm R 2 圓周運動 • 需要向心力(指向圓心的力) m v F F M 向心力繩子張力 GPS(全球定位系統) r 向心力萬有引力 GMm r 2 靜電力 • 油滴實驗：Q=±ne，n=1,2,3,… 基本電荷 e=1.60╳10-19 (C) • 摩擦帶電：由於電子(−)的轉移！ 得電子帶負電(−)、失電子帶正電(+) • 兩物體若有電荷，彼此會相吸引or排斥 異性電(+−)吸引；同性電(++ or −−)排斥 庫侖定律 • 有質量萬有引力 • 有電荷靜電力(吸引or排斥) • 與萬有引力形式相同： 距離平方反比、質量改電荷 F GMm r 2 F kQq r 2 靜電常數 k 9 . 0 10 ( Nm 9 2 2 /C ) 問題討論 • 任何物體作自由落體時，為何重力加速度g為定值？ 請從萬有引力定律和牛頓第二運動定律來解釋… • 地球半徑為r，若人造衛星距地球中心2r繞地球，則重量為 地面的幾倍？若在離地面r/3的高空中，則是在地面的幾倍？ • 不帶電的物質，如小紙片，為何會被帶電物體吸引？ • 氫原子中的電子和質子皆有質量，且帶電荷，請問靜電力 約為萬有引力的多少倍？ 磁力 • 與靜電力特性相同： 地磁北極 異性極(N-S)相吸 同性極(N-N or S-S)相斥 • N極指北方，S極指南 因受地球磁場而指方向 地磁南極 磁場：磁鐵作用範圍 • 以磁力線表示磁場 • 磁力線特性： 磁鐵外由NS，內從SN，封閉曲線 N極指向=磁場or磁力線方向 磁力線稠密：磁場強，稀疏：磁場弱 磁鐵與載流圓導線 • 磁鐵產生磁場 • 電流(電荷移動)產生磁場 • 磁鐵產生因素： 電子繞鐵原子核磁效應 可視為原子or電子磁鐵！ 總是N-S磁雙極同時出現 電流磁效應 電動生磁 電磁感應 磁變生電 電磁力 場：物體在周圍產生影響 • 磁鐵產生磁場：磁性物質受磁力作用 • 電荷產生電場：帶電物質受靜電力作用 • 星球產生重力場：有質量受萬有引力作用 正電荷 負電荷 想一想 • 原子核由質子和中子所組成，因質子帶正電，彼此會互相 排斥，那為何原子核不會散開呢？ • 氫的原子核為一個質子，為何沒有一個中子的原子核呢？ • 原子序大於82的原子核都具有放射性，會產生衰變，放出 一些粒子或能量，為什麼原子核不穩定呢？ • 中子為何會發生衰變呢？β衰變為何如此奇怪？ 強作用力：核子間or夸克間 • 距離夠近產生強力，作用範圍在原子核內約10-14~10-15 m • 較電磁作用強，故能形成穩定原子核 中子由夸克組成 中子間、質子間 中子和質子之間 均存在之吸引力 與質量、電荷無關 核衰變 • α衰變：強力無法抵抗靜電斥力， 放出帶正電的氦原子核 • β衰變：核內質子受某種作用衰變， 放出帶負電的電子 • γ衰變：高能量原子核釋放能量， 變成穩定原子核 弱作用力：造成β衰變 • 作用範圍比強作用力更短：<10-18 m • 遠小於電磁作用，使物的本質發生改變(衰變成不同核種) 中子衰變 β衰變 基本交互作用 • 強弱：強力>電磁力>弱力>重力 • 短程力(原子核內)：強力、弱力； 長程力：電磁力、重力 • 生活中的作用力，除重力外，皆 為電磁力；摩擦力、正向力… 媒介粒子