§10-2 电场和电场强度.ppt

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1、§10-2电场和电场强度一、电场(electricfield)1.在电荷周围空间存在一种特殊物质，可以传递电荷之间的相互作用力，这种特殊物质称为电场。静止电荷周围存在的电场称为静电场。2.引入该电场的任何带电体，都受到电场传递的作用力的作用，这种力称为静电场力。3.当带电体在电场中移动时，电场力对带电体作功，表明电场具有能量。判断电场存在的方法：若将一个电荷引到空间某点，若它受到电场力的作用，该点必存在电场；若不受电场力的作用，该点没有电场。电荷电场电荷1二、电场强度(electricfieldintensity)它与试探电荷无关，反映电场本身的性质。单位正电荷在电场中某点

2、所受到的力。物理意义1.试探电荷q0：携带电量足够小，占据空间也足够小的点电荷，不会对原有电场有显著的影响。2.将带正电的试探电荷q0放在电场中的不同位置，q0受到的电场力的值和方向均不同，但对某一点而言，与q0之比为一不变的矢量，为描述电场的属性，引入一个物理量电场强度(简称为场强）23.单位：在国际单位制(SI)中力的单位：N(牛顿);电量的单位：C(库仑)电场是一个矢量场(vectorfield)场强的单位：N/C或V/m。电荷在场中受到的力：++++电场中某点的电场强度的大小，等于单位电荷在该点所受电场力的大小；电场强度的方向与正电荷在该点所受电场力的方向一致。3三

3、、电场强度的计算1.点电荷的电场强度正电荷负电荷位矢求场点O场源42.多个点电荷产生的电场电场中任何一点的总场强等于各个点电荷在该点各自产生的场强的矢量和，这种性质称为场强叠加原理。若空间存在n个点电荷q1、q2、…、qn，求它们在空间电场中任一点P的电场强度ri是点P相对于第i个点电荷的位置矢量。53.任意带电体产生的电场将带电体分成很多电荷元dq，先求出它在空间任意点P的场强对整个带电体积分，可得总场强下面引入电荷密度的概念并选取合适的坐标，给出具体的表达式和实施计算。P＋＋＋＋＋＋＋＋6体电荷分布的带电体的场强面电荷分布的带电体的场强线电荷分布的带电体的场强电荷的体密

4、度电荷的面密度电荷的线密度7例1求两个相距为l，等量异号点电荷的中垂线上任一点Q处的电场强度。当r>>l时，由一对电量相等、符号相反的点电荷所组成的系统称为电偶极子（electricdipole）。解建立如右图的坐标系，代入上式Q点的场强其y分量为零，x分量是和在x方向分量的代数和8结论：电偶极子中垂线上距离中心较远处一点的场强，与电偶极子的电矩成正比，与该点离中心的距离的三次方成反比，方向与电矩方向相反。用表示从到的矢量，称为电偶极子的轴，定义电偶极矩为9例2求距离均匀带电细棒为a的P点处电场强度。设棒长为L,带电量为q，电荷线密度为λ=q/L解选坐标并任取一小段dq，如

5、图，其中由图可知在xy平面上P点的场强dE可分解成x方向和y方向的两个分量:aPαβOθdxl10场强的x分量场强的y分量讨论：当y<

6、，宽度为dr的细圆环带的电量为P13在远离带电圆面处，相当于点电荷的场强。相当于无限大带电平面附近的电场，可看成是均匀场，场强垂直于板面，正负由电荷的符号决定。讨论：1.当2.当[附录]泰勒展开：14电场强度的计算举例(已知q，L，a)。1.均匀带电细杆延长线上任一点的场强建立坐标如图，dq在P点的场强：当a>>L时，转化为点电荷的场强取电荷元：152.均匀带电细杆的中垂线上任一点的场强在P点的场强：建立坐标如图，取电荷元　　，16★讨论：(1)可视为点电荷的场强；(2)可视为“无限长”均匀带电直线的场强。173.均匀带电细圆环轴线上的场强（已知q，R）解：建立坐标系Oxy

7、如图，分析对称性：任取电荷元181．当x>>R时，E=0★讨论2.x=0(环心处)，写成矢量形式转化为点电荷的场强3.何处E有最大值？得:令E=019解:取细圆环电荷４.均匀带电薄圆盘轴线上的场强(半径R，电荷面度为)xRP沿x轴方向。由上题结果知：drr20可视为点电荷的场强。(2)可视为“无限大”均匀带电平面附近的场强。(1)★讨论：利用多项式定理：21