真空中的静电场ppt课件.ppt

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1、一、对电荷的基本认识两种：正电荷，负电荷电荷量子化chargequantization电量是带电体带电量的多少，用Q或q表示单位：库仑（C）§6.1电荷微观上表现出量子性，宏观上不必考虑第6章真空中的静电场电荷守恒定律的文字表述：在一个和外界没有电荷交换的系统内，正负电荷的代数和在任何物理过程中保持不变。电荷守恒定律是物理学中普遍的基本定律之一电量是相对论不变量：电量与带电体的运动状态无关电荷守恒定律lawofconservationofcharge§6.2库仑定律(CoulombLaw)1785年，法国库仑通过扭称实验得到。1.库仑定律的表述

2、在真空中，两个静止点电荷之间的相互作用力大小，与它们的电量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比；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。左图是受力电荷上图是受力电荷从施力电荷指向受力电荷的单位矢量3.电力叠加原理：多个点电荷对一个点电荷的作用力等于各个点电荷分别单独存在时对该点电荷作用力的矢量和。§6.3电场强度场的叠加原理早期：电磁理论是超距作用理论后来:法拉第提出近距作用并提出力线和场的概念一.电场(electricfield)1.电场的基本性质电场是一种物质，是客观存在，具有质量、能量电场中的任何电荷都受电场力的作用电荷周围

3、存在电场，电场对其中的电荷有力的作用电荷电场电荷2.静电场相对于观察者静止的电荷产生的电场是电磁场的一种特殊形式二.电场强度(electricfieldstrength)空间带电体电量为电场强度是描述场中空间各点电场分布的物理量。用检验电荷来定义。检验电荷条件电量充分地小线度足够地小试验电荷放到场点P处，试验电荷受力为试验表明：比值与试验电荷无关电场强度定义矢量场单位：N/C，或V/m位置函数点电荷在外场中受的电场力只与场源电荷分布及电场所在空间属性有关三、场强叠加原理由电力叠加原理由场强定义根据电力叠加原理和场强定义§6.3电场强度的计算

4、1.点电荷的场强公式根据库仑定律和场强的定义球对称由库仑定律由场强定义讨论从源电荷指向场点场强方向：正电荷受力方向2.点电荷系的场强如果带电体由n个点电荷组成，如图由场强叠加原理3.电荷连续分布带电体如图示把带电体看作是由许多个电荷元组成P由场强叠加原理体分布，体电荷密度面分布，面电荷密度线分布，线电荷密度带电体即：等量异号相距很近的正负电荷对。作为一个整体，用电偶极矩表示其电性(electricmoment)，简称电矩：例1电偶极子中垂线上一点的场强若一对等量异号电荷相距则这一对等量异号电荷称为电偶极子(electricdipole)一般方

5、法:点电荷场强叠加因>>解：在坐标x处取一个电荷元dq该点电荷在p点的场强大小为各电荷元在p点的场强方向一致场强大小直接相加电荷线密度为求：延长线上点的电场强度例2长为均匀带电直线例3.求均匀带电直导线外一点的电场强度OadxxX选取电荷元已知则dq在场点的场强方向如图示r讨论中垂线上一点的场强若则若则无限长带电直线点电荷XOadxrx例4均匀带电圆环轴线上的场强解：在圆环上任取电荷元由对称性分析知若点电荷例5均匀带电圆盘轴线上的场强已知面分布dr解：取半径r、宽dr的细圆环该电荷元在P点的场强大小为方向如图所示各电荷元在P点的场强方向相同由对称性分

6、析知dr讨论若无限大带电平面外一点的场强若点电荷理想模型点电荷电偶极子无限长带电直导线无限大带电平面总结叠加原理叠加法求场强1、选取电荷元dq线元面元体元或利用已知结果线面2、给出dE及其方向3、给出的分量，由场源电荷分布的对称性分析分量叠加后的情况4、积分运算,并合成矢量结果。O§6.5电场线电通量高斯定理及其应用一.电场线用一簇假象空间曲线形象描述场强分布通常把这些曲线称为电场线(electricfieldline)或电力线(electriclineofforce)单位面积通过的电场线的条数1.规定E的方向：电场线上每一点的切线方向；E的大小：

7、在电场中任一点，取一垂直于该点场强方向的面积元，通过的电场线数目，该点场强的大小若面积元不垂直电场强度，电场强度与电场线条数、面积元的关系怎样？由图可知通过和电场线条数相同匀强电场2.电场线的性质1)电场线起始于正电荷(或无穷远处)，终止于负电荷(或无穷远处)，不会在没有电荷处中断；2)两条电场线不会相交；3)电场线不会形成闭合曲线。之所以具有这些基本性质，由静电场的基本性质和场的单值性决定的。二.电通量(electricflux)通过某一面的电场线条数称该面的电通量通过任意面积元的电通量通过任意曲面的电通量怎么计算？把曲面分成许多个面积元每一面元处视为

8、匀强电场通过闭合面的电通量讨论正与负取决于面元的法线方向的选取如图知若如红箭