大学物理课件静电场

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1、第四篇电磁学1真空中的静电场electrostaticfieldinvacuum2静电场----相对于观察者静止的电荷产生的电场两个物理量：电场场强、电势；一个实验规律：库仑定律；两个定理：高斯定理、环流定理静电场第九章39-1电荷库仑定律一、电荷1、两种电荷：正电荷“+”、负电荷“–”同号相斥、异号相吸3、电荷量子化2、电荷守恒定律电荷的量子化效应：q=ne在一个与外界没有电荷交换的系统内,正负电荷的代数和在任何物理过程中保持不变。实验证明：微小粒子带电量的变化不是连续的，只能是某个元电荷e的整数倍。4.电

2、荷的相对论不变性。4二、库仑定律——单位矢量，由施力物体指向受力物体。——电荷q1作用于电荷q2的力。真空中两个静止的点电荷之间的作用力（静电力），与它们所带电量的乘积成正比，与它们之间的距离的平方成反比，作用力方向沿着这两个点电荷的连线。SI制：真空电容率（真空介电常数）5讨论库仑定律包含同性相斥，异性相吸这一结果。注意：只适用两个点电荷之间6所以库仑力与万有引力数值之比为电子与质子之间静电力（库仑力）为吸引力电子与质子之间的万有引力为例：在氢原子中，电子与质子的距离为5.310-11米，试求静电力及万有

3、引力，并比较这两个力的数量关系。忽略！解：由于电子与质子之间距离约为它们自身直径的105倍，因而可将电子、质子看成点电荷。7数学表达式离散状态连续分布静电力的叠加原理作用于某电荷上的总静电力等于其他点电荷单独存在时作用于该电荷的静电力的矢量和。8静电力的两种观点：电荷电荷“电力”应为“电场力”。力的传递不需要媒介，不需要时间。超距作用：近距作用：法拉第指出，电力的媒介是电场，电荷产生电场；电场对其他电荷有力的作用。电场电场电荷A电荷B产生产生作用作用9-2电场强度9当电荷静止不动时，两种观点的结果相同。但当电

4、荷运动或变化时，则出现差异。近代物理学证明“场”的观点正确。电场电荷电荷10一、电场叠加性研究方法：能法—引入电势u力法—引入场强对外表现：a.对电荷（带电体）施加作用力b.电场力对电荷（带电体）作功二、电场强度场源电荷试验电荷某处的电场强度的大小等于单位电荷在该处所受到的电场力的大小，其方向与正电荷在该处所收到的电场力方向一致。A11三点电荷的电场强度12四、场强叠加原理点电荷系13点电荷系的电场场强在坐标轴上的投影连续带电体14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：A

5、点设+q和-q的场强分别为和五、电场强度的计算1516对B点：17结论18例2计算电偶极子在均匀电场中所受的合力和合力矩已知解：合力合力矩将上式写为矢量式力矩总是使电矩转向的方向，以达到稳定状态可见：力矩最大；力矩最小。19连续带电体的电场（1）电荷体分布：电荷的体密度（2）电荷面分布：电荷的面密度（3）电荷线分布：电荷的线密度20例3求一均匀带电直线在O点的电场。已知：a、1、2、解题步骤1.选电荷元5.选择积分变量4.建立坐标，将投影到坐标轴上2.确定的方向3.确定的大小21选θ作为积分变量2223

6、当直线长度无限长均匀带电直线的场强当方向垂直带电导体向外，当方向垂直带电导体向里。讨论24例4求一均匀带电圆环轴线上任一点x处的电场。已知：q、a、x。yzxxpadqr25当dq位置发生变化时，它所激发的电场矢量构成了一个圆锥面。由对称性a.yzxdq26yzxxpadqr27讨论（1）当的方向沿x轴正向当的方向沿x轴负向（2）当x=0,即在圆环中心处，当x28（3）当时，这时可以把带电圆环看作一个点电荷这正反映了点电荷概念的相对性29例5求均匀带电圆盘轴线上任一点的电场。已知：q、R、x求：Ep解：

7、细圆环所带电量为由上题结论知：RrPx30讨论1.当R>>x（无限大均匀带电平面的场强）312.当R<

8、；34垂直通过无限小面元的电场线数目de与的比值称为电力线密度。我们规定电场中某点的场强的大小等于该点的电场线密度大小：方向：切线方向=电场线密度总结：35点电荷的电场线正电荷负电荷+36+一对等量异号电荷的电场线37一对等量正点电荷的电场线++38一对异号不等量点电荷的电场线2qq+39带电平行板电容器的电场线+++++++++40二、电通量通过电场中某一面的电场线数称为通过该面的电通量。用e