ch09-1库仑定律静电场的叠加原理电场强度

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1、同学们好！库仑(1736~1806)——法国工程师、物理学家。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。1777年开始研究静电和磁力问题，发明扭秤,能够测量10－8N的微弱作用。1779年对摩擦力进行分析，提出有关润滑剂的科学理论。1785-1789年，用扭秤测量静电力和磁力，导出著名的库仑定律。扭秤?本篇特点：２.场不具有不可入性，所以叠加原理地位重要。３.更多地运用高等数学手段，如用求空间矢量的通量和环流的方法来描述场的规律。1.研究对象不再是分离

2、的实物，而是在空间连续分布的场，用空间函数（如等）描述其性质。第三篇相互作用和场4.在四种基本相互作用中，电磁相互作用理论最成熟,所以电磁相互作用和电磁场是全篇重点。5.电相互作用是电磁学的基础，也是重点和难点。6.磁场采用相对论方式引入。结构框图电相互作用库仑定律静电场稳恒电场电场强度电通量高斯定理环路定理电势静电场的基本性质与带电粒子的相互作用导体的静电平衡电位移矢量介质中高斯定理电介质极化电场能静电力叠加原理电容学时：14第九章电相互作用和静电场4.静电场与物质（导体和电介质）的相互作用1.

3、两条基本实验定律：库仑定律，静电力叠加原理。3.两条基本定理：静电场高斯定理，环路定理。揭示静电场基本性质。(有源场、保守场)5.稳恒电场。2.两个基本物理量：电场强度，电势.难点：求解分布；静电场的基本性质；导体和电介质中的电场。重点：§9.1两条基本实验定律静电场一.库仑定律中学：真空中，两个静止的点电荷间相互作用力静电力恒量写成矢量式是单位矢量相对观察者目的：使后面的大量电磁学公式不出现因子，引入真空电容率(1986年推荐值)：适用范围:目前认为在范围均成立。原子核尺度：粒子散射实验，以库仑

4、定律为依据计算的结果与实验相符。更大尺度：需要天体物理证明。211页，表9.1-1：库仑定律平方反比关系的实验验证数量级：四种基本相互作用相对强度强力电磁力弱力引力例：在卢瑟福粒子散射实验中，粒子可达到离金原子核处，求它们相互斥力的大小。a二.电场力叠加原理两点电荷间相互作用力不因其它电荷的存在而改变。点电荷系对某点电荷的作用等于系内各点电荷单独存在时对该电荷作用的矢量和。7/12/2021三.静电场1.“场”概念的建立和发展17世纪：英国牛顿：力可以通过一无所有的空间以无穷大速率传递，关键是归纳

5、力的数学形式而不必探求其传递机制.法国笛卡尔：力靠充满空间的“以太”的涡旋运动和弹性形变传递.“你在巴黎看见由充满空间稀薄物质的涡旋构成的宇宙，而这些东西在伦敦却荡然无存，我们什么也看不见，在你周围只有引起海潮的月亮的引力”——伏尔泰18世纪：力的超距作用思想风行欧洲大陆.英国法拉第：探索电磁力传递机制,由电极化现象和磁化现象提出中间介质是发生电、磁现象的场所－－－“场”的概念.电荷电场电荷19世纪：英国麦克斯韦建立电磁场方程，定量描述场的性质和场运动规律.20世纪：爱因斯坦：相对论树立了“场”的

6、实在地位。质能关系揭示出实物与场不能截然划分。场本身参与能量和动量交换，是物质存在的基本形式之一。量子电动力学认为电磁场由光子组成，带电粒子通过交换光子相互作用。（传球模型）BA费曼图（1）场中任何带电体都受电场力作用——动量传递（2）带电体在电场中移动时，场对带电体做功——能量传递用、来分别描述静电场的上述两项性质2.静电场：相对于观察者静止的带电体周围的电场7/12/2021§9.2电场强度场源电荷：产生电场的点电荷、点电荷系、或带电体.检验电荷：电量足够小的点电荷略去对场源电荷分布的影响与场

7、点对应一.电场强度定义：大小：等于单位检验电荷在该点所受电场力单位：N/C；V/m.方向：与受力方向相同由静电场力叠加原理静电场强叠加原理：点电荷系电场中某点总场强等于各点电荷单独存在时在该点产生的场强矢量和。空间矢量函数研究静电场也就是研究各种场源电荷的分布二.计算场强分布的基本方法将带电体看成许多点电荷的集合原则上可求出任意场源电荷的分布点电荷公式和叠加原理基本方法：已知场源电荷分布由定义求.由高斯定理求.计算方法:由点电荷公式和叠加原理求.由与的关系求.2.点电荷系1.点电荷公式3.连续带电

8、体球对称分布例一电偶极子的电场是由电介质极化，电磁波的发射、接收，中性原子间相互作用……总结出的理想模型.分子分子电偶极子：相距很近的等量异号电荷描述其性状－电偶极矩：1.轴线延长线上A的场强2.中垂面上的场强3.一般情况：见第216页[例1]例二.均匀带电细棒的电场。已知：电荷线密度场点求：解：建立坐标系取：方向与夹角大小各电荷元在点场强方向不同，应该用分量积分：统一变量得：讨论：对靠近直线场点如何？即理想模型—无限长带电直线场强公式：练习：如图所示已知：求：所受无限长带电直线的