大学物理 电场和电场强度

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1、§9.2电场和电场强度9.2.1电场后来:法拉第提出近距作用,并提出力线和场的概念.早期：电磁理论是超距作用理论.电荷电荷电荷电荷电场电场是物质存在的一种形态,它分布在一定范围的空间里,并和一切物质一样,具有能量、动量、质量等属性.电场的特点:(1)对位于其中的带电体有力的作用;(2)带电体在电场中运动,电场力要做功.7/5/20219.2.2电场强度1.试验电荷q0带电量足够小点电荷例:将同一试验电荷q0放入电场的不同地点：q0所受电场力大小和方向逐点不同.电场中某点P处放置不同电量的试验电荷:所受电场力方向不变，大小成比例地变化.——电场力不能反映某点的电

2、场性质.7/5/2021比值与试验电荷无关，仅与该点处电场性质有关.2.电场强度E电场中某点的电场强度E的大小,等于单位试验电荷在该点所受到的电场力的大小,其方向与正的试验电荷受力方向相同.单位：牛顿/库仑(N/C)或伏特/米(V/m).7/5/20219.2.3点电荷与点电荷系的电场强度1.点电荷的电场强度qq0试验电荷q0所受的电场力为:由场强的定义可得场强为:——点电荷的场强(1)的大小与q成正比，与r2成反比；(2)的方向取决于q的符号.讨论7/5/2021点电荷的电场是辐射状球对称分布电场.7/5/20212.点电荷系的电场强度设空间电场由点电荷q1、q2

3、、…qn激发.则各点电荷在P点激发的场强分别为:P点的总场强为:点电荷系在某一点产生的场强，等于每一个点电荷单独存在时在该点分别产生的场强的矢量和．——电场强度叠加原理7/5/20213.连续分布的任意带电体场强整个带电体在P点产生的总场强为:在带电体上任取一个电荷元dq，dq在某点P处的场强为::电荷线密度:电荷面密度:电荷体密度7/5/2021矢量积分步骤：(1)选取坐标系;(5)分别积分：;(6)写出合场强：.(4)根据几何关系统一积分变量;(2)选积分元，写出;(3)写出的投影分量式:;7/5/20219.2.4电场强度的计算例：电偶极子的场强有两个电

4、荷相等、符号相反、相距为l的点电荷+q和-q，它们在空间激发电场。若场点P到这两个点电荷的距离比l大很多时，这两个点电荷构成的电荷系称为电偶极子.+q-q由-q指向+q的矢量称为电偶极子的轴．称为电偶极子的电偶极矩(电矩)，用　表示．(1)电偶极子轴线延长线上一点的电场强度;下面分别讨论：(2)电偶极子轴线的中垂线上一点的电场强度.7/5/2021解:(1)延长线上:7/5/2021（2)中垂线上：-q+qlyPEE+E-yxO7/5/2021aPxyO它在空间一点P产生的电场强度.（P点到杆的垂直距离为a)解:dqr由图上的几何关系:21例:长为L的均匀带

5、电直杆，电荷线密度为.求:7/5/2021(1)a>>L杆可以看成点电荷讨论(2)无限长带电直线aPxyOdqr217/5/2021圆环轴线上任一点P的电场强度.RP解:dqOxr例:半径为R的均匀带电细圆环，带电量为q.求:圆环上电荷分布关于x轴对称x7/5/2021(1)当x=0（即P点在圆环中心处）时，(2)当x>>R时,可以把带电圆环视为一个点电荷.讨论RPdqOxrx7/5/2021求面密度为的带电薄圆盘轴线上的电场强度．解：PrxO例：R7/5/2021(1)当R>>x，圆盘可视为无限大薄板(2)E1E1E1E2E2E2(3)补偿法pxO讨

6、论7/5/2021