大学物理（下） CH9_静电场

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1、Chapter9静电场(Electrostaticfield)静止电荷周围的电场大学物理（下）Chapter9静电场9-1电荷的量子化电荷守恒定律9-5静电场的环路定理电势能9-4电场强度通量高斯定理9-3电场强度9-2库仑定律9-6电势Content物理学的第二次大综合法拉第的电磁感应定律：电磁一体麦克斯韦电磁场统一理论（19世纪中叶）赫兹在实验中证实电磁波的存在，光是电磁波.技术上的重要意义：发电机、电动机、无线电技术等.库仑定律：电荷与电荷间的相互作用（磁极与磁极间的相互作用）奥斯特的发现：电流的磁效应，安培发现电流与电流间的相

2、互作用规律.一电荷(Electriccharge)的量子化二电荷守恒定律（Lawofelectricchargeconservation）在孤立系统中,电荷的代数和保持不变.强子的夸克模型具有分数电荷（或电子电荷）但实验上尚未直接证明.（自然界的基本守恒定律之一）基本性质1电荷有正负之分；2电荷量子化；电子电荷3同性相斥，异性相吸.9-1电荷的量子化电荷守恒定律（为真空电容率）令库仑力遵守牛顿第三定律SI制一库仑定律(Coulomb'law)9-2库仑定律二点电荷模型(Pointcharge)库仑定律一静电场(Electrostati

3、cfield)实验证实了两静止电荷间存在相互作用的静电力，但其相互作用是怎样实现的？电荷电场电荷场是一种特殊形态的物质实物物质场9-3电场强度二电场强度(Electricfieldintensity)单位电场中某点处的电场强度等于位于该点处的单位试验电荷所受的力，其方向为正电荷受力方向.电荷在电场中受力（试验电荷为点电荷、且足够小,故对原电场几乎无影响）：场源电荷：试验电荷三点电荷的电场强度四电场强度的叠加原理(Superpositionprincipleofelectricfieldintensity)由力的叠加原理得所受合力点电荷

4、对的作用力故处总电场强度电场强度的叠加原理电荷线密度电荷连续分布情况电荷面密度电荷体密度点处电场强度电偶极矩（电矩）例1电偶极子（Electricdipole）的电场强度电偶极子的轴讨论（1）电偶极子轴线延长线上一点的电场强度（2）电偶极子轴线的中垂线上一点的电场强度由对称性有解例2正电荷均匀分布在半径为的圆环上.计算在环的轴线上任一点的电场强度.讨论（1）（点电荷电场强度）（2）（3）Homework:P37-38习题:9-8,9-11,9-12一电场线（电场的图示法）(Electricfieldline)1）曲线上每一点切线方向为

5、该点电场方向,2）通过垂直于电场方向单位面积电场线数为该点电场强度的大小.规定9-4电场强度通量高斯定理点电荷的电场线正点电荷+负点电荷一对等量异号点电荷的电场线+一对等量正点电荷的电场线++一对不等量异号点电荷的电场线带电平行板电容器的电场线++++++++++++电场线特性1）始于正电荷,止于负电荷(或来自无穷远,去向无穷远).2）任何两条电场线永不相交.3）静电场电场线不闭合.二电场强度通量(Electricflux)垂直通过电场中某一个面的电场线的条数叫做通过这个面的电场强度通量.均匀电场，垂直平面均匀电场，与平面夹角非均匀电

6、场强度电通量为封闭曲面闭合曲面的电场强度通量例1如图所示，有一个三棱柱体放置在电场强度的匀强电场中.求通过此三棱柱体的电场强度通量.解1.点电荷q位于球面S的球心2.点电荷q位于任意闭合曲面S´内++电场线的连续性其结果与r无关，说明：该电荷通过各个球面的电场线条数相同，即：电场线连续地延伸到无穷远处。三高斯定理（Gausstheorem）3.点电荷q位于任意闭合曲面S''以外4.闭合曲面内包围多个点电荷电场线的连续性高斯定理1）高斯面上的电场强度为所有内外电荷的总电场强度.4）仅高斯面内的电荷对高斯面的电场强度通量有贡献.2）高斯面

7、为封闭曲面.5）静电场是有源场.3）穿进高斯面的电场强度通量为负，穿出为正.总结高斯定理的导出高斯定理库仑定律电场强度叠加原理在点电荷和的静电场中，做如下的三个闭合面求通过各闭合面的电通量.讨论将从移到点电场强度是否变化？穿过高斯面的有否变化？*四高斯定理的应用其步骤为对称性分析；根据对称性选择合适的高斯面；应用高斯定理计算.（用高斯定理求解的静电场必须具有一定的对称性）库仑定律只适用于静止电荷的电场，而高斯定理还适用于运动电荷产生的电场中。所以，高斯定理是关于电场的普遍的基本规律。++++++++++++例2均匀带电球壳的电场强度一

8、半径为,均匀带电的薄球壳.求球壳内外任意点的电场强度.解（1）（2）+++++例3无限长均匀带电直线的电场强度选取闭合的柱形高斯面无限长均匀带电直线，单位长度上的电荷，即电荷线密度为，求距直线为处的电场强度.对称性分析：