库仑定律电场强度

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1、北京工商大学物理系大学物理（下）Email:daxuephysics@126.com一.电磁学的重要性建议:打好电学基础(电、磁的研究方法类似)!四.学习特点二.电磁学的研究对象三.主要内容1.静电场:静电场的性质和规律;(教材:第7章)2.稳恒磁场:真空中稳恒磁场的性质和规律;(教材:第8章)(教材:第9章)3.电磁感应:电磁感应的基本规律,进而给出Maxwell方程组.—电磁现象的基本概念和规律、应用第五篇电磁学真空静电场电磁场静磁场变化电磁场导体、介质真空介质知识结构§7.1物质的电结构库仑定律§7.2静电场电场强度§7.3静电场的高斯定理§7.4静

2、电场的环路定理电势§7.5场强与电势的关系§7.6静电场中的导体§7.7电容器的电容§7.8静电场的电介质§7.9有电介质时的高斯定理电位移§7.10静电场的能量第7章静止电荷的电场真空中导体和电介质一.电荷(Electriccharge)电荷—带电体所带的电电量—带电体所带电荷的多少二.电荷的特征:同号电荷相排斥,异号电荷相吸引;电荷之间存在相互作用力;电荷量子化:.约定:如无特殊说明，电荷为正!电荷守恒定律(Lawofchargeconservation):进行什么过程,系统内电量的代数和保持不变.在任何孤立系统(不与外界交换电荷)内,无论§7.1物质

3、的电结构库仑定律三.库仑定律(Coulomblaw)电荷对的力如何表示?单位矢量:,讨论用力的方向沿二者的联线,同号电荷相斥,异号电荷相吸.在真空中,两个静止点电荷之间相互作用力的大小,与它们电量的乘积成正比,与它们之间距离的平方成反比;作电荷对的作用力:施力电荷受力电荷(1785年库仑由实验发现)适用条件:带电体的线度<<带电体间的距离;1.点电荷—理想模型:2.真空中(空气中近似成立);3.电荷静止(或低速).单位制:国际单位制(SI):q—库仑(C)静电力叠加原理:—真空介电常数(真空电容率)库仑定律:例7-2(p249)：氢原子在基态下，电子在r=

4、0.52910-10m的球面附近出现的概率最大。试计算基态下电子和质子之间的静电力和万有引力。解（微观领域中,万有引力比库仑力小得多,可忽略不计.）§7-2静电场电场强度1.电荷产生电场相互作用电荷电场电荷3.电场的基本性质:(1)电场力:对电场中的其它带电体有作用力(2)电场力做功—能量:在电场中移动其他带电体时，电场力要对带电体作功一.电场早期：超距作用近代:场2.静电场相对于参考系或观察者静止的电荷周围空间所产生的电场,研究静电场的两种方法(1)从电力出发(2)从场能出发二.电场强度(Electricfieldintensity)2.电场强度定义电

5、场中某点的电场强度等于单位正试验电荷在该点受的力1.试验电荷满足条件(1)电量充分小(2)线度足够小试验表明:确定场点,与试验电荷无关!方向:正电荷受力方向场强大小:注意:电场是矢量场:—位置的矢量函数均匀电场—常矢量单位:场强大小1.电场中某点场强的方向，就是将点电荷放在该点所受电场力的方向。2.在以点电荷为中心的球面上，由该点电荷所产生的场强处处相同。正3.场强方向可由定出，其中q为试验电荷的电量，q可正、可负，为试验电荷所受的电场力。4.电荷在电场中某点受到的电场力很大，该点的电场强度E一定很大。思考题三.场强的计算场点P源点Q点电荷场强公式+-q

6、Pq0(1)点电荷的电场强度:qiq2q0q1（2)点电荷系的电场·源电荷:q1、q2、…、qi、…·p点放检验电荷q0，则q0受力·p点场强场强叠加原理:电场中某点的场强等于每个电荷单独在该点产生的场强的矢量叠加.整个带电体的场强:—电荷元场强积分法(3)连续分布带电体的场强:连续带电体电荷元分割电荷元的场强:整个带电体产生的场强等于各个电荷元产生场强的矢量叠加对带电体积分分割带电体的原则方法:电荷密度线电荷密度—单位长度的带电量面电荷密度—单位面积的带电量体电荷密度—单位体积的带电量电偶极矩:例1.计算电偶极子的场强电偶极子:一对靠得很近的等量异

7、号点电荷负电荷正点荷2.典型例题:(1)电偶极子轴线延长线上的场强:特例:（2）电偶极子轴线的中垂线上任一点的场强解:在坐标处取一电荷元:例2.长为的均匀带电直棒,电荷线密度为.求:延长线上点(到棒一端的距离为)的电场强度.已知:、、求:积分步骤:①选坐标②取元:③换元:统一变量④定限、积分如何计算积分化矢量积分为分量积分;化物理问题为数学问题.—关键首先分析对称性:根据电荷分布特征,分析场分分布的对称性,确定场强方向注意:是矢量,的迭加是矢量求和或矢量积分!先求各分量,再合成:例7-6(P259)求一均匀带电圆环轴线上任一点x处的电场电场强度的计算xpR

8、解：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①选择电荷