奥赛法静电场.ppt

《奥赛法静电场.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、静电场1*§11-1场的描述自然界中只存在两种电荷：正电荷和负电荷。电荷具有最小单元：e=1.610-19C。在自然界中,带电体的电量都是这一最小电量e的整数倍：q=Ne这个特性叫做电荷的量子化。1964年,盖尔-曼(M.Gell-Mann)预言：更基本的粒子夸克和反夸克的电量应取±e/3或±2e/3。但我们至今尚未发现单独存在的夸克。电荷间有电力的相互作用：同号电荷相斥,异号电荷相吸。§11-2电荷电力2真空中,点电荷q1对点电荷q2的作用力为r则表示两个点电荷之间的距离。(2)公式中的系数是SI制要求的。真空的介电常数§11-3库仑定律(11-1)q1q

2、2rF图11-1(1)er是从点电荷q1指向点电荷q2的单位矢量。3一.电场一个电荷要在它的周围产生电场。§11-4电场和电场强度两个电荷之间的相互作用力是通过电场来进行的。即电场是什么？电场是一种物质。场和(由基本粒子组成的)实物物质一样，具有能量、动量和质量。场和实物是物质存在的两种基本形式。场和实物物质的主要区别是：实物独占一定的空间；而场总是弥漫在一定的空间内，具有可叠加性。电荷电场电荷q1q2rF图11-14二.电场强度矢量E在静止电荷产生的静电场中的一场点，引入一个试验电荷qo(qo的电量、几何尺度必须很小),它受的力为F，于是我们定义：该点的电

3、场强度为(1)式(11-2)表明,电场中某场点上的电场强度矢量等于置于该点的单位正电荷所受的力。(2)电场强度矢量E是反映电场性质的物理量，与试验电荷qo无关。(11-2)5设源电荷是由n个点电荷q1,q2,…qn构成,在该电场中试验电荷qo受的力为三.场强叠加原理式(11-4)表示:在n个点电荷产生的电场中某点的电场强度等于每个点电荷单独存在时在该点所产生的电场强度的矢量和,这一结果称为场强叠加原理。式中的Ei是电荷qi单独存在时产生的电场强度。(11-3)(11-4)6E的大小：若q>0,电场方向由点电荷沿径向指向四周；若q<0,则反向。即点电荷的电场具有球

4、对称性。四.场强的计算！1.点电荷q的电场qr.P图11-2(11-5)7由n个点电荷q1,q2,…qn产生的电场，可利用点电荷场强公式，直接由叠加原理求得3.带电体的电场对电荷连续分布的带电体,可划分为无限多个电荷元dq(点电荷),用点电荷的场强公式积分：2.点电荷系的电场以上内容的学习重点：用积分的方法求电场。(矢量和)(11-6)(11-7)8例题11-1有一均匀带电直线，单位长度上的电量为，求离直线的距离为a的P点处的场强。解此类题可按下列步骤求解:(1)建立适当的坐标系，如图11-3所示。(2)将直线分为长为dx的无限多个电荷元dq=dx(视为点电荷

5、)，并写出一个有代表性(位置用变量x表示)的电荷元在P点产生的电场：由于不同位置的电荷元在P点产生的场强dE方向不同,故应将dE向x轴和y轴方向投影,于是有(3)分析问题的对称性。dExdEyoPaxy图11-3xdqdxr9dEx=dEcos(4)统一积分变量,定积分限,完成积分,得到所求场强分量式r=a/sin,x=-a.ctg,dx=ad/sin2dEy=dEsin12dExdEyoPaxy图11-3xdqdxr10(1)对无限长带电直线,讨论:记住！(2)对平面、柱面等形状,可利用带电直线公式积分。1=0和2=；代入得12

6、dExdEyoPaxy图11-3xdqdxr11例题11-2求均匀带电的无限大平面外任一点的场强(设平面单位面积上的电量为)。解分为若干长直导线积分。由对称性可知，平面外P点的电场方向是垂直于平面向上的(即y方向)，所以完成积分得:(11-8)=.1dxdxcosE=2ordx1xy图11-4oaP.xdxr12(匀强电场)E=0E=02记住无限大平面电场！+-13例题11-3一均匀带电Q的圆弧，半径为R、圆心角为，求圆心o处的电场。解由对称性可知，圆心o点的电场是沿角的平分线(y轴)方向的。将圆弧划分为若干电荷元dq(点电荷)

7、，利用点电荷公式积分：xoy图11-5RdqdRoQyx14例题11-4一半径为R的圆环，电荷线密度=ocos,其中o为常量,求圆心o点的场强。解将圆环分为若干个点电荷dq积分。dR图11-6xyodq15例题11-5一圆环半径为R、均匀带电q，求轴线上一点的场强。解由对称性可知，轴线上的电场方向是沿轴线向上的。即注意：任何均匀带电的旋转体(如圆形、球形、柱形)用圆环公式积分求电场最为方便。poR图11-7xqrdq16例题11-6一均匀带电的薄圆盘，半径为R、面电荷密度为，求圆盘轴线上一点的场强。解分为若干园环积分。图11-8xpEx.

8、2rdr