物理学教程 下册 马文蔚.ppt

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1、第九章静电场第九章静电场1.了解电荷、电量、电荷守恒定律及其量子化概念。2.掌握库仑定律。3.理解静电场及其基本性质。4.掌握描述静电场的两个基本概念：电场强度及电势，并能理解场强和电势之间的关系。5.掌握点电荷电场和电场叠加原理，并能用其计算任意带电体的电场强度和电势。6.理解电场线和电场强度通量的概念，并能求简单情况下的电场强度通量。7.掌握反映电场性质的基本定理：高斯定理、静电场的环路定理，并能应用高斯定理求电荷简单对称分布情况下的电场强度。第九章静电场电磁学研究电磁规律的学科电磁现象：摩擦生电、大自然的雷电、天然磁石的指向电磁现象的系统研究（十六世纪）1865年英国

2、物理学家麦克斯韦建立了宏观电磁场理论9-1电荷的量子化电荷守恒定律一电荷基本性质1.物质结构：物质-分子-原子-原子核、电子-夸克、轻子-亚夸克2.物体的带电.3.电荷分正负，同性相斥，异性相吸.4.电荷量子化：qne(n1,2,3)19元电荷e1.60210C5.电荷的相对论不变性:在相对运动的两惯性系中同一电荷电量相等二电荷守恒定律在孤立系统中,电量的代数和保持不变.第九章静电场9-2库仑定律真空中，两个点电荷之间相互作用的规律一点电荷模型（dr）q1q2FrFd二库仑定律在真空中，两个静止的点电荷之间的相互作用力，其大小与它们电荷的乘积成正比，与它

3、们之间距离的二次方成反比；作用力的方向沿着两点电荷的连线，同号电荷相斥，异号电荷相吸。1qq12FF24πr0第九章静电场矢量式qq1er2r同号FFq2q1err异号FF1qq12FeF2r4πr0或r1qq12e,FrFr3r4πr0第九章静电场（为真空电容率）0122128.854210CNm(SI)01218.854210Fm注意：1.r0,F，库仑定律仅适用于点电荷。２.库仑力遵守牛顿第三定律，牛顿第二定律（低速）３.电场力是有心力，可引入电势和电势能的概念。第九章

4、静电场11例在氢原子内,电子和质子的间距为5.310m求它们之间电相互作用和万有引力,并比较它们的大小.31e1.61019C解：m9.110kge271122m1.6710kgG6.6710Nmkgp21e6F8.110Ne24π0rFe412.2710memp-47FgFG3.710Ng2r（微观领域中,万有引力比库仑力小得多,可忽略不计.）第九章静电场9-3电场强度一静电场1.带电体之间的相互作用是通过场来实现的.电场电荷1电荷22.场是一种物质形态，它可以脱离源而单独存在．场物质实物相同：都具有能量、动量和质量。

5、不同：（1）实物物质具有确定的存在空间，场是弥散的；（2）实物物质有不可入性，但运动形态有可叠加性；场本身和运动形态都有可叠加性。第九章静电场3．静电场相对观察者静止的电荷在其周围空间激发的电场，称为静电场。静电场的对外表现：(1)对引入电场中的带电体有力的作用。(2)带电体在电场中移动时，电场力要对带电体做功（能量）(3)电场使导体产生静电感应；使电介质产生极化现象。二电场强度电场强度的定义：1.试验电荷:电量（q）、大小足够小，故对原电场几乎无影响02.电场强度的引入：rQ：场源电荷FQqq：试验电荷00第九章静电场1Qq0Fe2r4πr0F1Q

6、e（与q0无关）2rq4πr00F引入电场强度E(定义式)反映电场本身性质q0单位：11NC;Vm电场中某点处的电场强度E等于位于该点处的单位试验电荷所受的力.q正,F、E同向r*EFqErq负,F、E反向QqE0第九章静电场三点电荷的电场强度errQEF1QPEe2rq4πrrE00QEQEQ真空中，点电荷激发的电场具有球对称性(非均匀场)(矢量点函数)EE(r)E(x,y,z)第九章静电场9例把一个点电荷（q6210C）放在电场中某点处，该电荷

7、受到的电场力为F3.2106i61.310jN，求该电荷所在处的电场强度.F解1E(51.6i21.0j)NCq221大小EE(51.6)(21.0)NC55.71NC1yqFEy方向arctanEoxEx22.1第九章静电场四电场强度的叠加原理q1r点电荷q对q的作用力1PF3i0Fqr21qq22qFi0er0i2iq3F4πr310i由力的叠加原理得q0所受合力FFiiFF故q处总电场强度EiE0