真空中的静电场(I)

《真空中的静电场(I)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第三篇电磁学第十章真空中的静电场一、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§10—1电荷库仑定律一、电荷和电荷的量子性三、电荷的相对论不变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10-19C—电荷量子代数和在任何物理过程中保持不变。1.吸引和排斥；2.属长程力；4.比质量引力强103

2、9倍（1千万亿亿亿亿倍）。3.比磁力强c2倍；（理想模型）六、库仑定律（实验定律，适用于点电荷）其中：(10-2)四、电力特性五、点电荷(具有相对性)1.库仑定律适用于真空中的静止点电荷；★注意：3.库仑定律是基本实验规律，宏观、微观均适用；—称真空电容率（或真空介电常数）2.在国际单位制中4.库仑力遵守力的叠加原理：例题p25310-1解：q1对Q的作用力Fq2对Q的作用力F’§10－2电场和电场强度一、电场静电场1.电场：带电体周围存在着的一种特殊物质。2.静电场：相对于观察者静止的电荷产生的电场。3.电场的基本性质⑴对放在电场内的任何电荷都有作用力；⑵电场力可移动电荷作功

3、。二、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：(10-3)场源电荷源点(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。（3）点电荷在静电场中受的力：（场点)（场点)场强的单位：场强的方向就是正电荷受力的方向。（1）.点电荷的场强大小：(10-4)2.电场强度的计算：场强的大小=单位正电荷受力的大小。方向：★特点:1>点电荷的电场是球对称分布的：2>★说明：(9-4)式仅适用于点电荷。(2)点电荷系产生的电场(场强叠加原理)(10-6)相同处的大小相等，方向沿矢径。(矢量求和)（3）.电荷连续分布的带电体产生的场

4、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：(10-11)★注意：是矢量积分三、电场强度的计算举例1.如图所示，有两个电量相等而符号相反的点电荷+q和-q相距l,（1）求连线上任意点P的电场强度，（2）两电荷连线上的中垂面上任意点Q的电场强度,（3）电偶极子在均匀外电场中所受力矩。解：（1）电偶极子电矩连线上p点的场强：由叠加原理则有：矢量式：（2）中垂线上Q点:方向方向由对称性分析可知：方向矢量式（3）偶极子所受力矩M矢量式(已知q，L，a)。2.均匀带电细杆延长线上任一点的场强建立坐标如图，dq在P点的场强：当a>>L时，

5、转化为点电荷的场强取电荷元：3.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　　，★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。4.均匀带电细圆环轴线上的场强（已知q，R）解：建立坐标系Oxy如图，分析对称性：任取电荷元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？得:令E=0解:取细圆环电荷5.均匀带电薄圆盘轴线上的场强(半径R，电荷面密度为)xRP沿x轴方向。由上题结果知：drr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

6、用多项式定理：§10－3电场线电通量高斯定理1.电场线画法规定：2.电场线的性质（1）电场线始于正电荷（或无穷远）止于负电荷（或无穷远），不在无电荷处中断；用一簇空间曲线形象地描述电场的分布。一、电场线(线）（1）切向表示的方向。（2）密度表示的大小。（2）电场线不形成单一绕行方向的闭合曲线；（3）任两条电场线不相交。一对点电荷的场单个点电荷的场3.典型的电场线图形二、电通量电通量—通过电场中某一面积的电场线的数目。2.通过任意曲面S的电通量S将写成3.通过任意闭合曲面S的电通量1.通过任意面元　的电通量(10-17)(10-22)(10-23)指向闭合曲面外法向为正。⑶★规定

7、：穿出为正通量；⑵⑴穿进为负通量；相切为零通量。4．电通量的单位1.静电场的高斯定理(重点）高斯定理—在真空的静电场中通过任一闭合曲面的电通量三高斯定理(1).高斯定理的证明：(10-24)q=该闭合曲面包围的电量的代数和除以0。1>通过包围一个点电荷的任意球面的电通量2>.推广(a)任意半径的球面；(b)q位于球面内任意位置；与r无关，与q在球面内的位置无关。结果：qq(c)任意闭合曲面；3>电荷在闭合曲面外:穿入和穿出电场线相同，净通量为零。2>闭合面内多个点电荷：q3q2q1q结论：