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书名：大学物理（下册）（第三版）
定价：44.0
ISBN：9787030462190
作者：周平，冯庆
版次：1
出版时间：2018-01
内容提要：
本书以***高等学校物理基础课程教学指导分委员会《理工科类大学物理课程教学基本要求》（2010版）为指导，在充分理解大学物理课程在“创新型人才”培养、素质教育中的功能与作用的基础上，吸收国内外优秀教材的精华，结合编者多年的教学教改实践经验编写而成.
根据大多数高等院校关于自然科学类通识性公共基础课程——大学物理课程分两学期开设的实际情况，本书分为上、下两册.上册包括力学和热物理学；下册包括电磁学、光学和近代物理.
本书以物理学的基本理论体系为主线，在强调基本概念、基本规律、基本运算方法的同时，重点体现自然科学研究事物的思想及方法.在每一章的前面适当地加入了一些励志、劝学、思想方法等
目录：
目录
第三篇 电磁学
第8章 静电场 4
8.1 电场与电场强度 4
8.2 静电场的高斯定理 13
8.3 电势 20
8.4 静电场中的导体 28
8.5 电介质 33
8.6 静电场的能量 38
阅读材料：热电体、压电体、铁电体和驻极体 42
本章提要 47
思考题 50
习题 51
第9章 稳恒磁场 57
9.1 磁场与磁感应强度 57
9.2 磁场中的高斯定理 62
9.3 电流产生磁场的规律 63
9.4 安培环路定理及其应用 68
9.5 磁场对运动电荷及电流的作用 71
9.6 磁力的功 77
9.7 磁介质 77
阅读材料：磁流体发电 84
本章提要 87
思考题 89
习题 89
第10章 电磁感应 98
10.1 电磁感应定律 98
10.2 动生电动势与感生电动势 101
10.3 自感和互感 109
10.4 磁场能量 113
10.5 麦克斯韦方程组与电磁波 114
阅读材料：超导电性和高温超导 124
本章提要 128
思考题 132
习题 132
第四篇 光学
第11章 光学 139
11.1 光源的发光原理及光的相干性 139
11.2 分波面干涉 144
11.3 分振幅干涉 148
11.4 光的衍射 158
11.5 光栅衍射 165
11.6 X射线的衍射 170
11.7 光的偏振 171
*11.8 几何光学初步 184
阅读材料：光纤通信 197
本章提要 201
思考题 204
习题 205
第五篇 近代物理
第12章 狭义相对论 213
12.1 绝对时空观与力学相对性原理 213
12.2 狭义相对论基本原理与洛伦兹变换 217
12.3 相对论中的时间和空间 222
12.4 相对论动力学基础 228
阅读材料：百年相对论探索历程 232
本章提要 237
思考题 239
习题 239
第13章 早期量子论 243
13.1 黑体辐射和普朗克量子假设 243
13.2 光电效应 250
13.3 康普顿效应 254
13.4 氢原子光谱玻尔氢原子理论 258
13.5 微观粒子的波动性和状态描述 265
13.6 不确定关系 273
13.7 薛定谔方程 277
阅读材料：神秘的中微子 289
本章提要 295
思考题 298
习题 298
下册习题参考答案 300
在线试读：
第三篇 电磁学
电磁场是物质世界的重要组成部分，电磁学是研究电磁场运动规律的科学，即研究电荷、电场与磁场的基本性质和基本规律及其相互联系的科学.
对于电磁现象的定量研究可追溯到18世纪库仑(C.A.Coulomb)定律的建立，其后由高斯(K.F.Gauss)、安培(A.M.Ampère)、法拉第(M.Faraday)等逐步确立了电和磁的各条规律.特别是1831年法拉第发现了电磁感应现象及其规律，并提出了场和场线的概念，进一步揭示了电与磁的内在联系.19世纪中叶，麦克斯韦(J.C.Maxwell)在总结前人成果的基础上，再加上他极富创见的关于感生电场和位移电流的假说，建立了以一组电磁场方程为核心的完整的、宏观的电磁场理论，称为经典电磁学.经典电磁学不仅可以解释当时所有的宏观的电磁现象，而且还预言了电磁波的存在，并指出光就是一定频率范围内的电磁波，它使人类对宏观电磁现象的认识达到了一个新的高度.麦克斯韦的这一成就可以认为是从牛顿建立力学理论到爱因斯坦提出相对论的这段时期中物理学史上*重要的理论成果.
随着近代科学技术的发展和应用，经典电磁学理论已经不能解释微观和高速情况下的电磁现象.20世纪初，量子理论和狭义相对论的诞生将宏观电磁理论推向一个新的台阶，建立了量子电动力学和相对论电动力学，使近代电磁理论的发展在观念上产生了巨大的飞跃.现在电磁理论在工农业生产、科学研究、军事武器、医学工程及日常生活等方面都有着极其广泛的应用.电磁理论也已成为人类深入认识物质世界必不可少的基本理论.作为电磁理论基础，本篇只介绍经典电磁学的内容.首先介绍电场的描述及其规律，再介绍磁场的描述及其规律，*后讨论电场和磁场相互联系的规律——电磁感应和电磁波.
名人名言
物理书都充满了复杂的数学公式.可是思想及理念，而非公式，才是每一物理理论的开端.
——爱因斯坦
伟大的思想只有付诸行动才能成为创举.
——赫兹
停止了创新的思想，便是停止了生命.
——富兰克林
少而好学，如日出之阳；
壮而好学，如日中之光；
老而好学，如炳烛之明.
——刘向
科学家介绍
库仑(CharlseAugustin de Coulomb，1736～1806年)，法国工程师、物理学家.1736年6月14日生于法国昂古莱姆，1806年8月23日在巴黎逝世.
库仑早年就读于美西也尔工程学校.离开学校后，进入皇家军事工程队当工程师.法国大革命时期，库仑辞去一切职务，到布卢瓦致力于科学研究.法皇执政统治期间，回到巴黎成为新建的研究院成员.
1773年发表有关材料强度的论文，所提出的计算物体上应力和应变分布情况的方法沿用到现在，是结构工程的理论基础.1777年开始研究静电和磁力问题.当时法国科学院悬赏征求改良航海指南针中的磁针问题.库仑认为磁针支架在轴上，必然会带来摩擦，提出用细头发丝或丝线悬挂磁针.研究中发现线扭转时的扭力和针转过的角度成比例关系，从而可利用这种装置测出静电力和磁力的大小，这导致他发明扭秤.他还根据丝线或金属细丝扭转时扭力和指针转过的角度成正比，而确立了弹性扭转定律.他根据1779年对摩擦力进行的分析，提出有关润滑剂的科学理论，于1881年发现了摩擦力与压力的关系，表述出摩擦定律、滚动定律和滑动定律.设计出水下作业法，类似现代的沉箱.1785~1789年，用扭秤测量静电力和磁力，导出著名的库仑定律.库仑定律使电磁学的研究从定性进入定量阶段，是电磁学史上一块重要的里程碑.
磁学中的库仑定律也是利用类似的方法得到的.1789年法国大革命爆发，库仑隐居在自己的领地里，每天全身心地投入到科学研究的工作中去.同年，他的一部重要著作问世，在这部书里，他对有两种形式的电的认识发展到磁学理论方面，并归纳出类似于两个点电荷相互作用的两个磁极相互作用定律.库仑以自己一系列的著作丰富了电学与磁学研究的计量方法，将牛顿的力学原理扩展到电学与磁学中.库仑的研究为电磁学的发展、电磁场理论的建立开拓了道路，他的扭秤在精密测量仪器及物理学的其他方面也得到了广泛的应用.
库仑不仅在力学和电学上都做出了重大的贡献，在巴黎期间，库仑为许多建筑的设计和施工提供了帮助，而工程中遇到的问题促使了他对土的研究.1773年，库仑向法兰西科学院提交了论文“*大*小原理在某些与建筑有关的静力学问题中的应用”，文中研究了土的抗剪强度，并提出了土的抗剪强度准则（库仑定律），还对挡土结构上的土压力的确定进行了系统研究，首次提出了主动土压力和被动土压力的概念及其计算方法（库仑土压理论）.该文在3年后的1776年由法兰西科学院刊出，被认为是古典土力学的基础，他因此也被称为“土力学之始祖”.
他还给我们留下了不少宝贵的著作，其中*主要的是《电气与磁性》一书，共七卷，于1785～1789年先后公开出版发行.
第8章 静电场
相对于观察者静止的电荷称为静电荷，由静电荷产生的电场称为静电场.本章主要研究静电场的基本性质及静电场与导体、电介质的相互作用.
电场强度和电势是描述电场特性的两个重要物理量，高斯定律和场强环路定理是反映静电场的基本规律.
已知场源电荷分布求解场强分布和电势分布是本章要解决的主要问题之一.
在电场的作用下，导体的电荷分布会发生变化.这种变化了的电荷分布又会反过来影响电场分布，直至达到静电平衡.*后讨论电场与电介质的相互作用规律、电容器以及电场的能量.
8.1电场与电场强度
8.1.1电荷(charge)
电荷是物质的一种基本属性.人们对电荷的认识*早是从摩擦起电现象开始的，如玻璃棒和丝绸相互摩擦后，能够吸引轻小物体，这就是因为摩擦使物体失去或获得电子而带上了电荷.通过对电荷各种相互作用的研究，人们逐渐认识到电荷的基本性质有以下几方面.
1. 电荷的正负性
电荷有两种，同种电荷相斥，异种电荷相吸.1750年，美国物理学家富兰克林(Benjamin Franklin)首先以正电荷、负电荷来区分两种电荷.电子所带电荷为负电荷，质子所带电荷为正电荷，物体的宏观带电属性取决于组成它们的微观粒子所带正、负电荷总量之差.
2. 电荷的量子性
物体所带电荷的多少称为电荷量，简称电量.在自然界中，任何电荷的电量总是某一基本单元的整数倍，电荷的这一特性称为电荷的量子性.1897年，汤姆孙(J.J.Thomson)发现电子，电子是目前实验观测到的带负电荷的*小粒子，电荷的基本单元就是一个电子所带电量的绝对值，以e表示
C是电量的SI单位，称为库仑.
1913年，密立根(R.Millikan)进行了油滴实验，大量实验数据证实每个油滴上所带电量总是e的整数倍.1964年，盖尔曼(M.GellMann)首先提出，一些粒子是由称为夸克和反夸克的更小粒子组成，并预言夸克和反夸克的电量应取±e/3或±2e/3，然而由于夸克禁闭而未能在实验中检测到单个自由夸克，即使得到实验证实，以e/3为基本电荷，电荷仍然是量子化的.
3. 电荷的守恒性
实验指出，在一个孤立系统中，系统所具有的正负电荷的电量的代数和总保持不变，这一性质称为电荷守恒定律.现代物理研究已表明，在粒子的相互作用过程中，电荷是可以产生和消失的，但正、负电荷总是成对出现或成对消失，电荷守恒并未因此而遭到破坏.例如，一个高能光子与一个重原子核作用时，该光子可以转化为一个正电子和一个负电子(这叫电子对的“产生”)；而一个正电子和一个负电子在一定条件下相遇，又会同时消灭而产生两个或三个光子(这叫电子对的“湮灭”）.对于宏观带电体的起电、中和、感应和极化等现象，其系统所带电量的代数和也总保持不变.
4. 电荷的相对论不变性
实验证明，一个电荷的电量与它的运动状态无关.例如，加速器将电子或质子加速时，随着粒子速度的变化，它们质量的变化是很明显的，但电量却没有任何变化的迹象，这是电荷与质量的不同之处.这就是说，在不同的参考系中观察，同一带电粒子的电量不变，即粒子的电量与参考系无关，电荷的这一性质称为电荷的相对论不变性.需要指出，今天人们对电荷的认识还很不完全，例如，不能解释为什么电量e能聚集在电子那样小的尺度内，而不会因巨大的斥力而崩溃.
8.1.2库仑力
1. 库仑定律(Coulomb law)
在发现电现象后的两千多年里，人们对电的认识一直停留在定性阶段，直到18世纪中叶才开始定量研究电荷之间的作用力.通过实验，人们发现带电体之间的作用力不仅与带电体的电量及它们之间的距离有关，还与带电体的形状和尺度、电荷的分布以及周围介质的性质等有关.为简化问题，当带电体的尺度和形状与带电体间的距离相比可以忽略时，就可以将它们视为点电荷.点电荷(point charge)是电学中的一个理想模型，类似于力学中的质点模型.
*早对电力作定量研究的是法国科学家库仑.库仑在1785年通过实验总结出了库仑定律：
在真空中两个静止点电荷间的相互作用力，其方向沿两个点电荷的连线，同种电荷相斥，异种电荷相吸；其大小与两电荷的电量q1和q2的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比.
库仑定律可用矢量公式表示为
(8.1.1)
相互作用式中，F表示q2对q1的作用力，r表示q1、q2间的距离，er表示从q2指向q1的单位矢量（图8.1.1），k是比例系数，由公式中各物理量所选的单位而定.
显然，当q1与q2同号时，F与er同向，表明电荷q1受q2的斥力；当q1与q2异号时，F与er反向，表明电荷q1受q2的吸力.
在SI中，距离用米(m)、力用牛顿(N)、电量用库仑(C)作单位，并由实验测得比例系数
(8.1.2)
式中，ε0称为真空的介电常量(或真空电容率)
(8.1.3)
库仑定律还可表示为
(8.1.4)
库仑定律是一个实验定律，现代用精密的测量方法证实库仑定律是正确有效的.
例8.1.1氢原子中电子和质子的距离为5.3×10-11 m，求此二粒子间的静电力和万有引力各为多大.
解 电子的电荷量是-e，质子的电荷量是+e，电子的质量是me=9.1×10-31kg，质子的质量是mp=1.7×10-27 kg.
由库仑定律，求得两粒子间的静电力大小为
由万有引力定律，求得两粒子间的万有引力
由计算结果可以看出，氢原子中电子与质子相互作用的静电力远较万有引力大，前者约为后者的1039倍.显然事实上，在微观粒子的相互作用中，万有引力完全可以略去.
2. 电力叠加原理(superposition principle of electric forces)
实验表明，点电荷之间的相互作用力满足矢量叠加原理.当空间存在多个点电荷时，其中某一点电荷受到的静电力等于其他各点电荷单独作用于其上的静电力之矢量和，这一结论称为电力叠加原理.
设有由n个静止的点电荷q1，q2，…，qn组成的电荷系，其中第i个点电荷qi受到的静电力
(8.1.5)
式中,Fj是第j个点电荷对qi的作用力，由库仑定律式(8.1.4)，可得
(8.1.6)
rj表示从qj到qi的距离，ej为从qj指向qi的单位矢量.
8.1.3电场与电场强度
1. 电场(electric field)
库仑定律给出了两个静止点电荷之间相互作用力的定量公式，但并没有说明这种相互作用是如何通过真空从一个电荷作用于另一电荷的.历史上曾经有过两种观点，一种观点认为无论
定价：44.0
ISBN：9787030462190
作者：周平，冯庆
版次：1
出版时间：2018-01
内容提要：
本书以***高等学校物理基础课程教学指导分委员会《理工科类大学物理课程教学基本要求》（2010版）为指导，在充分理解大学物理课程在“创新型人才”培养、素质教育中的功能与作用的基础上，吸收国内外优秀教材的精华，结合编者多年的教学教改实践经验编写而成.
根据大多数高等院校关于自然科学类通识性公共基础课程——大学物理课程分两学期开设的实际情况，本书分为上、下两册.上册包括力学和热物理学；下册包括电磁学、光学和近代物理.
本书以物理学的基本理论体系为主线，在强调基本概念、基本规律、基本运算方法的同时，重点体现自然科学研究事物的思想及方法.在每一章的前面适当地加入了一些励志、劝学、思想方法等
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第三篇 电磁学
第8章 静电场 4
8.1 电场与电场强度 4
8.2 静电场的高斯定理 13
8.3 电势 20
8.4 静电场中的导体 28
8.5 电介质 33
8.6 静电场的能量 38
阅读材料：热电体、压电体、铁电体和驻极体 42
本章提要 47
思考题 50
习题 51
第9章 稳恒磁场 57
9.1 磁场与磁感应强度 57
9.2 磁场中的高斯定理 62
9.3 电流产生磁场的规律 63
9.4 安培环路定理及其应用 68
9.5 磁场对运动电荷及电流的作用 71
9.6 磁力的功 77
9.7 磁介质 77
阅读材料：磁流体发电 84
本章提要 87
思考题 89
习题 89
第10章 电磁感应 98
10.1 电磁感应定律 98
10.2 动生电动势与感生电动势 101
10.3 自感和互感 109
10.4 磁场能量 113
10.5 麦克斯韦方程组与电磁波 114
阅读材料：超导电性和高温超导 124
本章提要 128
思考题 132
习题 132
第四篇 光学
第11章 光学 139
11.1 光源的发光原理及光的相干性 139
11.2 分波面干涉 144
11.3 分振幅干涉 148
11.4 光的衍射 158
11.5 光栅衍射 165
11.6 X射线的衍射 170
11.7 光的偏振 171
*11.8 几何光学初步 184
阅读材料：光纤通信 197
本章提要 201
思考题 204
习题 205
第五篇 近代物理
第12章 狭义相对论 213
12.1 绝对时空观与力学相对性原理 213
12.2 狭义相对论基本原理与洛伦兹变换 217
12.3 相对论中的时间和空间 222
12.4 相对论动力学基础 228
阅读材料：百年相对论探索历程 232
本章提要 237
思考题 239
习题 239
第13章 早期量子论 243
13.1 黑体辐射和普朗克量子假设 243
13.2 光电效应 250
13.3 康普顿效应 254
13.4 氢原子光谱玻尔氢原子理论 258
13.5 微观粒子的波动性和状态描述 265
13.6 不确定关系 273
13.7 薛定谔方程 277
阅读材料：神秘的中微子 289
本章提要 295
思考题 298
习题 298
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第三篇 电磁学
电磁场是物质世界的重要组成部分，电磁学是研究电磁场运动规律的科学，即研究电荷、电场与磁场的基本性质和基本规律及其相互联系的科学.
对于电磁现象的定量研究可追溯到18世纪库仑(C.A.Coulomb)定律的建立，其后由高斯(K.F.Gauss)、安培(A.M.Ampère)、法拉第(M.Faraday)等逐步确立了电和磁的各条规律.特别是1831年法拉第发现了电磁感应现象及其规律，并提出了场和场线的概念，进一步揭示了电与磁的内在联系.19世纪中叶，麦克斯韦(J.C.Maxwell)在总结前人成果的基础上，再加上他极富创见的关于感生电场和位移电流的假说，建立了以一组电磁场方程为核心的完整的、宏观的电磁场理论，称为经典电磁学.经典电磁学不仅可以解释当时所有的宏观的电磁现象，而且还预言了电磁波的存在，并指出光就是一定频率范围内的电磁波，它使人类对宏观电磁现象的认识达到了一个新的高度.麦克斯韦的这一成就可以认为是从牛顿建立力学理论到爱因斯坦提出相对论的这段时期中物理学史上*重要的理论成果.
随着近代科学技术的发展和应用，经典电磁学理论已经不能解释微观和高速情况下的电磁现象.20世纪初，量子理论和狭义相对论的诞生将宏观电磁理论推向一个新的台阶，建立了量子电动力学和相对论电动力学，使近代电磁理论的发展在观念上产生了巨大的飞跃.现在电磁理论在工农业生产、科学研究、军事武器、医学工程及日常生活等方面都有着极其广泛的应用.电磁理论也已成为人类深入认识物质世界必不可少的基本理论.作为电磁理论基础，本篇只介绍经典电磁学的内容.首先介绍电场的描述及其规律，再介绍磁场的描述及其规律，*后讨论电场和磁场相互联系的规律——电磁感应和电磁波.
名人名言
物理书都充满了复杂的数学公式.可是思想及理念，而非公式，才是每一物理理论的开端.
——爱因斯坦
伟大的思想只有付诸行动才能成为创举.
——赫兹
停止了创新的思想，便是停止了生命.
——富兰克林
少而好学，如日出之阳；
壮而好学，如日中之光；
老而好学，如炳烛之明.
——刘向
科学家介绍
库仑(CharlseAugustin de Coulomb，1736～1806年)，法国工程师、物理学家.1736年6月14日生于法国昂古莱姆，1806年8月23日在巴黎逝世.
库仑早年就读于美西也尔工程学校.离开学校后，进入皇家军事工程队当工程师.法国大革命时期，库仑辞去一切职务，到布卢瓦致力于科学研究.法皇执政统治期间，回到巴黎成为新建的研究院成员.
1773年发表有关材料强度的论文，所提出的计算物体上应力和应变分布情况的方法沿用到现在，是结构工程的理论基础.1777年开始研究静电和磁力问题.当时法国科学院悬赏征求改良航海指南针中的磁针问题.库仑认为磁针支架在轴上，必然会带来摩擦，提出用细头发丝或丝线悬挂磁针.研究中发现线扭转时的扭力和针转过的角度成比例关系，从而可利用这种装置测出静电力和磁力的大小，这导致他发明扭秤.他还根据丝线或金属细丝扭转时扭力和指针转过的角度成正比，而确立了弹性扭转定律.他根据1779年对摩擦力进行的分析，提出有关润滑剂的科学理论，于1881年发现了摩擦力与压力的关系，表述出摩擦定律、滚动定律和滑动定律.设计出水下作业法，类似现代的沉箱.1785~1789年，用扭秤测量静电力和磁力，导出著名的库仑定律.库仑定律使电磁学的研究从定性进入定量阶段，是电磁学史上一块重要的里程碑.
磁学中的库仑定律也是利用类似的方法得到的.1789年法国大革命爆发，库仑隐居在自己的领地里，每天全身心地投入到科学研究的工作中去.同年，他的一部重要著作问世，在这部书里，他对有两种形式的电的认识发展到磁学理论方面，并归纳出类似于两个点电荷相互作用的两个磁极相互作用定律.库仑以自己一系列的著作丰富了电学与磁学研究的计量方法，将牛顿的力学原理扩展到电学与磁学中.库仑的研究为电磁学的发展、电磁场理论的建立开拓了道路，他的扭秤在精密测量仪器及物理学的其他方面也得到了广泛的应用.
库仑不仅在力学和电学上都做出了重大的贡献，在巴黎期间，库仑为许多建筑的设计和施工提供了帮助，而工程中遇到的问题促使了他对土的研究.1773年，库仑向法兰西科学院提交了论文“*大*小原理在某些与建筑有关的静力学问题中的应用”，文中研究了土的抗剪强度，并提出了土的抗剪强度准则（库仑定律），还对挡土结构上的土压力的确定进行了系统研究，首次提出了主动土压力和被动土压力的概念及其计算方法（库仑土压理论）.该文在3年后的1776年由法兰西科学院刊出，被认为是古典土力学的基础，他因此也被称为“土力学之始祖”.
他还给我们留下了不少宝贵的著作，其中*主要的是《电气与磁性》一书，共七卷，于1785～1789年先后公开出版发行.
第8章 静电场
相对于观察者静止的电荷称为静电荷，由静电荷产生的电场称为静电场.本章主要研究静电场的基本性质及静电场与导体、电介质的相互作用.
电场强度和电势是描述电场特性的两个重要物理量，高斯定律和场强环路定理是反映静电场的基本规律.
已知场源电荷分布求解场强分布和电势分布是本章要解决的主要问题之一.
在电场的作用下，导体的电荷分布会发生变化.这种变化了的电荷分布又会反过来影响电场分布，直至达到静电平衡.*后讨论电场与电介质的相互作用规律、电容器以及电场的能量.
8.1电场与电场强度
8.1.1电荷(charge)
电荷是物质的一种基本属性.人们对电荷的认识*早是从摩擦起电现象开始的，如玻璃棒和丝绸相互摩擦后，能够吸引轻小物体，这就是因为摩擦使物体失去或获得电子而带上了电荷.通过对电荷各种相互作用的研究，人们逐渐认识到电荷的基本性质有以下几方面.
1. 电荷的正负性
电荷有两种，同种电荷相斥，异种电荷相吸.1750年，美国物理学家富兰克林(Benjamin Franklin)首先以正电荷、负电荷来区分两种电荷.电子所带电荷为负电荷，质子所带电荷为正电荷，物体的宏观带电属性取决于组成它们的微观粒子所带正、负电荷总量之差.
2. 电荷的量子性
物体所带电荷的多少称为电荷量，简称电量.在自然界中，任何电荷的电量总是某一基本单元的整数倍，电荷的这一特性称为电荷的量子性.1897年，汤姆孙(J.J.Thomson)发现电子，电子是目前实验观测到的带负电荷的*小粒子，电荷的基本单元就是一个电子所带电量的绝对值，以e表示
C是电量的SI单位，称为库仑.
1913年，密立根(R.Millikan)进行了油滴实验，大量实验数据证实每个油滴上所带电量总是e的整数倍.1964年，盖尔曼(M.GellMann)首先提出，一些粒子是由称为夸克和反夸克的更小粒子组成，并预言夸克和反夸克的电量应取±e/3或±2e/3，然而由于夸克禁闭而未能在实验中检测到单个自由夸克，即使得到实验证实，以e/3为基本电荷，电荷仍然是量子化的.
3. 电荷的守恒性
实验指出，在一个孤立系统中，系统所具有的正负电荷的电量的代数和总保持不变，这一性质称为电荷守恒定律.现代物理研究已表明，在粒子的相互作用过程中，电荷是可以产生和消失的，但正、负电荷总是成对出现或成对消失，电荷守恒并未因此而遭到破坏.例如，一个高能光子与一个重原子核作用时，该光子可以转化为一个正电子和一个负电子(这叫电子对的“产生”)；而一个正电子和一个负电子在一定条件下相遇，又会同时消灭而产生两个或三个光子(这叫电子对的“湮灭”）.对于宏观带电体的起电、中和、感应和极化等现象，其系统所带电量的代数和也总保持不变.
4. 电荷的相对论不变性
实验证明，一个电荷的电量与它的运动状态无关.例如，加速器将电子或质子加速时，随着粒子速度的变化，它们质量的变化是很明显的，但电量却没有任何变化的迹象，这是电荷与质量的不同之处.这就是说，在不同的参考系中观察，同一带电粒子的电量不变，即粒子的电量与参考系无关，电荷的这一性质称为电荷的相对论不变性.需要指出，今天人们对电荷的认识还很不完全，例如，不能解释为什么电量e能聚集在电子那样小的尺度内，而不会因巨大的斥力而崩溃.
8.1.2库仑力
1. 库仑定律(Coulomb law)
在发现电现象后的两千多年里，人们对电的认识一直停留在定性阶段，直到18世纪中叶才开始定量研究电荷之间的作用力.通过实验，人们发现带电体之间的作用力不仅与带电体的电量及它们之间的距离有关，还与带电体的形状和尺度、电荷的分布以及周围介质的性质等有关.为简化问题，当带电体的尺度和形状与带电体间的距离相比可以忽略时，就可以将它们视为点电荷.点电荷(point charge)是电学中的一个理想模型，类似于力学中的质点模型.
*早对电力作定量研究的是法国科学家库仑.库仑在1785年通过实验总结出了库仑定律：
在真空中两个静止点电荷间的相互作用力，其方向沿两个点电荷的连线，同种电荷相斥，异种电荷相吸；其大小与两电荷的电量q1和q2的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比.
库仑定律可用矢量公式表示为
(8.1.1)
相互作用式中，F表示q2对q1的作用力，r表示q1、q2间的距离，er表示从q2指向q1的单位矢量（图8.1.1），k是比例系数，由公式中各物理量所选的单位而定.
显然，当q1与q2同号时，F与er同向，表明电荷q1受q2的斥力；当q1与q2异号时，F与er反向，表明电荷q1受q2的吸力.
在SI中，距离用米(m)、力用牛顿(N)、电量用库仑(C)作单位，并由实验测得比例系数
(8.1.2)
式中，ε0称为真空的介电常量(或真空电容率)
(8.1.3)
库仑定律还可表示为
(8.1.4)
库仑定律是一个实验定律，现代用精密的测量方法证实库仑定律是正确有效的.
例8.1.1氢原子中电子和质子的距离为5.3×10-11 m，求此二粒子间的静电力和万有引力各为多大.
解 电子的电荷量是-e，质子的电荷量是+e，电子的质量是me=9.1×10-31kg，质子的质量是mp=1.7×10-27 kg.
由库仑定律，求得两粒子间的静电力大小为
由万有引力定律，求得两粒子间的万有引力
由计算结果可以看出，氢原子中电子与质子相互作用的静电力远较万有引力大，前者约为后者的1039倍.显然事实上，在微观粒子的相互作用中，万有引力完全可以略去.
2. 电力叠加原理(superposition principle of electric forces)
实验表明，点电荷之间的相互作用力满足矢量叠加原理.当空间存在多个点电荷时，其中某一点电荷受到的静电力等于其他各点电荷单独作用于其上的静电力之矢量和，这一结论称为电力叠加原理.
设有由n个静止的点电荷q1，q2，…，qn组成的电荷系，其中第i个点电荷qi受到的静电力
(8.1.5)
式中,Fj是第j个点电荷对qi的作用力，由库仑定律式(8.1.4)，可得
(8.1.6)
rj表示从qj到qi的距离，ej为从qj指向qi的单位矢量.
8.1.3电场与电场强度
1. 电场(electric field)
库仑定律给出了两个静止点电荷之间相互作用力的定量公式，但并没有说明这种相互作用是如何通过真空从一个电荷作用于另一电荷的.历史上曾经有过两种观点，一种观点认为无论