基础物理17真空中的静电场

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1、主讲人：邓富国(物理系)fgdeng@bnu.edu.cn银河系基础物理学AII2010.9Fundamentalphysics1教材《基础物理学》（下册）梁绍荣，管靖主编，高等教育出版社2参考书1.《基础物理学教程》（上卷）陆果，高等教育出版社2.《物理学》（1－4册）张三慧，清华大学出版社3.《电磁学》梁灿彬、秦光戎、梁竹健编著，高等教育出版社3学习基本要求：1.课前预习，课后复习，按时、独立完成作业2.按时到课，不缺习、不迟到、不早退，有事请假(上课前交请假申请)3.认真听课，做好笔记，有问题及时提出，尽快解决4成绩结构

2、平时成绩：30分作业：5分,单周一上课前交作业，缺交-2分/次、迟交-1分/次出勤：5分(缺一次-2分)小测试：20分期末考试：70分5第四篇电磁学6电磁学概述一.研究对象宏观电磁场的基本规律及带电物质之间的相互作用二.电磁学的意义理论基础：微观结构、物理性能，物理光学等实际应用：电气化、自动化等等三.电磁学的发展现象本质，孤立统一，实验规律理论体系辩证的发展过程四.学习中应注意抓主要矛盾，进一步掌握用高等数学的方法解决物理问题的基本思想7第十七章　真空中的静电场静电场：相对于观察者静止的电荷激发的电场17.1电荷守恒定律库仑定律叠加

3、原理17.2电场强度17.3高斯定理17.4环路定理电势817.1电荷守恒库仑定律叠加原理一.电荷守恒定律电荷：量度物体带电程度的量1.种类：“+”、“-”，同斥，异吸2.量子性：基本粒子由夸克组成，而夸克可带质子和中子内电荷的分布：1913年密立根油滴实验测得93.电荷守恒定律：任何孤立体系的电量，即其正负电荷的代数和，在任何物理过程中保持不变.4.电荷的相对论不变性电荷的电量与运动状态无关实际带电体所带的电荷是基本电荷的许多倍，可以忽略电荷的量子性引起的微观起伏，而认为电荷是连续分布的1017.1电荷守恒库仑定律叠加原理二.库仑定

4、律：描述点电荷间相互作用力的基本规律带电体本身的线度比它到带电体的距离小很多时带电体点电荷在真空中，两个静止点电荷q1及q2之间的相互作用力的大小和q1与q2的乘积成正比，和它们之间距离r的平方成反比；作用力的方向沿着它们的联线，同号电荷相斥，异号电荷相吸。q1q2rF1117.1电荷守恒库仑定律叠加原理二.库仑定律：描述点电荷间相互作用力的基本规律真空中的介电常数12二.库仑定律三.电力叠加原理13例１.求两个粒子(即氦核)之间的库仑力与万有引力之比解：粒子带电+2e，质量万有引力常量141.电场：存在于电荷周围空间的一种物质1

5、).静电场的主要表现1)对引入其中的电荷有力的作用2)电荷在其中运动时，电场力要对它作功3)使引入其中的导体或电介质分别产生静电感应现象和电极化现象2).历史上对电荷间相互作用的理解：“超距”，“以太”，“场”2.电场强度17.2电场强度151.电场:存在于电荷周围空间的一种物质2.电场强度描述电场中某点电场性质的物理量单位：量纲：试验电荷：线度小带电量少17.2电场强度161.电场:存在于电荷周围空间的一种物质2.电场强度描述电场中某点电场性质的物理量3.场强叠加原理试验电荷：线度小带电量少4.电场强度的计算17.2电场强度174.

6、电场强度的计算1).点电荷的场强3).任意带电体的场强2).点电荷系的场强线分布面分布体分布18例1.在直角坐标系的原点（0，0）及离原点1.0m的x轴上（0，1）处分别放置电荷量为q1=1.0×10-9C和q2=-2.0×10-9C的点电荷，求x轴上离原点为2.0m处P点场强（如图）。解:q1在P点所激发的场强为q1Pq22m1mijxyE22.24mEE119q2在P点所激发的场强的大小为E2的矢量式为根据场强叠加原理，P点的总场强为20电场和x轴的夹角为的大小为q1Pq2F312.24m2m1mijxEE2E11200y21

7、连续带电体的电场例题均匀带电直线的电场均匀带电圆环轴线上的电场均匀带电圆盘轴线上的电场22例2.求一均匀带电直线在P点的电场解：建立直角坐标系取线元dx带电将投影到坐标轴上Pxydxθ23积分变量代换代入积分表达式同理可算出xdxθPy24当直线长度无限长均匀带电直线的场强：{极限情况，由25例3求一均匀带电圆环轴线上任一点x处的电场。xpR26由对称性解：xpRr27所以，由对称性当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。.28Rrdr例4求均匀带电圆盘轴线上任一点的电场。解：由例3均匀带电圆环轴线上一点的电场xP2

8、9讨论：1.当xR>>2.当<