《真空中静电场》PPT课件.ppt
,第 三 篇电 磁 学,第二篇 热 学,1,第一篇 力 学,内容包括：,静电场真空、介质；静磁场真空、介质；电磁场电磁感应；位移电流。麦克斯韦方程组,2,大学物理,第 10 章,静电场,3,第10章 静电场 1 电荷 库仑定律 2 电场 电场强度 3 电场线 电通量 4 静电场的高斯定理第11章 静电场的环路定理 电势,4,一、掌握场强和电势的概念及叠加原理，掌握场强和电势 的积分关系，了解其微分关系，能计算简单问题的 场强和电势。二、理解静电场的高斯定理和环路定理，掌握用高斯定理 计算场强的条件和方法。,基 本 要 求,静电场 相对观察者静止的电荷激发的电场。,研究路径：,库仑定律,力,高斯定理,功,环路定理,场强,电势,5,接触力 非接触力基本相互作用,1 电荷 库仑定律,一、电荷和电荷的量子性,在一个和外界没有电荷交换的系统内，正负电荷的,二、电荷的守恒性,(夸克带分数电荷),（密立根实验）,=1.60 10-19 C 电荷量子,代数和在任何物理过程中保持不变。,（理想模型）,三、点电荷,四、真空,6,五、库仑定律(Coulombs law)1785年，库仑通过扭称实验得到。1.表述,在真空中，两个静止点电荷之间的相互作用力大小，与它们的电量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比；作用力的方向沿着它们的联线，同号电荷相斥，异号电荷相吸。,7,从施力电荷指向受力电荷,若两电荷同号 斥力若两电荷异号 吸引力,方向方向,国际单位制(SI)中,8,施力 受力,2.SI中库仑定律的常用形式,令,真空中的介电常数或真空电容率,9,1.库仑定律适用于真空中的静止点电荷；,注意：,2.库仑定律是基本实验规律，宏观、微观均适用；,3.库仑力遵守叠加原理：,小结、库仑定律,（实验定律，适用于点电荷）,其中：,(10.1),10,一、电场(electric field)电荷周围存在电场(非超距)1.电场的宏观表现 对放其内的任何电荷都有作用力 电场力对移动电荷作功,（电场强度）（电势）,2.静电场 相对于观察者静止的电荷产生的电场 是电磁场的一种特殊形式,2 静电场 电场强度,11,二、电场强度,电量为q的带电体在空间产生电场,描述场中各点电场强弱的物理量 电场强度,定义方法：,试验电荷放到场点P处，,试验电荷受力为,试验电荷：,1、本身限度很小，2、带电量很小。,12,电场强度矢量,1.场强的定义：,q0 为试验电荷，其本身线度和电量足够小。,注意：,(10.1),源点,(1)可正可负。,单位正电荷受的静电力。,(2)与 无关，仅与场源电荷 和场点位置 有关。,（4）点电荷 在静电场中受的力：,（场点),（场点),(3)矢量场,一般带电体在外场中受力,实验发现,13,三、电场强度的计算,1.点电荷q的场强公式要解决的问题是：场源点电荷q的场中各点电场强度。解决的办法：根据库仑定律和场强的定义。,由库仑定律有，,首先，将试验点电荷q0放置场点P处,14,由库仑定律,由场强定义,(10.9),场强的方向就是 正电荷受力的方向。,大小：,场强的大小=单位正电荷受力的大小。,15,特点:,点电荷的电场是球对称分布的：,说明：(10.9)式仅适用于点电荷。,相同处 的大小相等，方向沿矢径。,16,分立点电荷系的场强,合场强,2.场强叠加原理,(10.7),17,例1.电偶极子,如图已知：q、-q、r l，电偶极矩,求：A点及B点的场强,解,18,对B点：,由对称性得,结论：,19,讲义P27 例10.14例2.计算电偶极子在均匀电场中所受的电场力和合力矩,解：合力,合力矩,将上式写为矢量式,20,3、电荷连续分布的带电体的场强,取电荷元，,线分布,面分布,体分布,电荷线密度,电荷面密度,电荷体密度,由点电荷的场强公式写出其场强：,注意：是矢量积分,把带电体看作是由许多个电荷元组成，然后利用场强叠加原理求解。,电荷元dq在P处的场强,所有电荷在P点产生的场强为,21,电荷元dq在P处的场强,所有电荷在P点产生的场强为,实际应用时，应写成 的分量形式，进行标量积分,总场强,注意：,因为是矢量积分,22,建立坐标如图，,d q 在 P 点的场强：,当 a L 时，,转化为 点电荷的场强,取电荷元：,课本P30 习题10.6,23,2.均匀带电细杆的中垂线上任一点的场强,在 P 点的场强：,建立坐标如图，,取电荷元，,讲义P10 例10.2,24,讨论：,(1),可视为点电荷的场强；,(2),可视为“无限长”均匀带电直线的场强。,25,3.均匀带电细圆环轴线上的场强（已知 q，R）,解：建立坐标系O x y 如图，,分析对称性：,任取电荷元,讲义P11 例10.3,方向,26,1当 x R 时，,E=0,讨论,2.x=0(环心处)，,写成矢量形式,转化为 点电荷的场强,3.何处 E 有最大值？,E=0,27,解:,取细圆环电荷,x,P,沿 x 轴方向。,由上题结果知：,讲义P12 例10.4,28,可视为点电荷的场强。,(2),可视为“无限大”均匀带电平面附近的场强。,(1),讨论：,利用多项式定理：,29,
