赵凯华电磁学课件与课后习题答案.ppt

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1、第一章静电场§1静电场的基本现象和基本规律一、电荷电荷---组成实物的某些基本粒子（电子、质子等）的固有属性之一。自然界存在正、负两种电荷，同性电荷相斥，异性相吸。电荷的量子性自然界中任何带电体的电量（电荷的定量量度）总是以某一基本单元（）的整数倍（）出现。为电子或质子带电量的绝对值。库仑（）库仑定律库仑定律电荷守恒定律电荷守恒定律在一个与外界没有电荷交换的系统内，任一时刻存在于系统中的正、负电荷的代数和始终保持不变。该定律的要点：电荷的代数和不变性孤立系统中正、负电荷各自的量可能发生变化，但其代数和

2、恒保持不变。例如，正、负电子相遇转化为两个光子。高能光子经过另一粒子附近时可能转换为正、负电子对。电荷的相对论不变性孤立系统的电量，与其运动状态无关。在不同参考系内进行观察，系统总电量保持不变。电荷守恒定律对宏观过程和微观过程均适用。真空库仑定律二、真空中的库仑定律点电荷相对于要研究的问题，其大小和形状可以忽略的带电体。施力点电荷受力点电荷施受单位矢量距离真空中两静止点电荷的的相互作用力（静电力或库仑力）其中称真空电容率或真空介电系数续库仑定律这种矢量表达式不论为同号或异号电荷，也不论谁是受力者均可适

3、用。例如，带负电正电若考虑受力所得结果即与反向，与定性判断一致。真空中的库仑定律又可写成施力点电荷受力点电荷施受单位矢量距离真空中两静止点电荷的的相互作用力（静电力或库仑力）其中称真空电容率或真空介电系数§2电场电场强度第二节一、电场电场给电荷以作用力的物理场。静电场相对于参考系或观测者静止的电荷在其周围空间所产生的电场。又称库仑场。静止电荷之间的相互作用力是通过静电场来传递的。电荷电场电荷电场是物质存在的一种形态，也具有能量、动量和质量。电场　电场强度电场　电场强度电场强度二、电场强度带电体试验电荷

4、（带正电的点电荷）的单位为空间某点的电场强度（受的电场力）同向的大小与无关点电荷的场强点电荷的场强点电荷系场强场强叠加原理及其应用一、分立点电荷系的场强合场强电偶极子场强偶极电荷连线的延长线上某点B处的场强偶极电荷连线的中垂线上某点A处的场强电偶极子的场强cos定义偶极矩方向由指向并规定电矩带电体的场强二、连续分布电荷的场强带电体带电直线场强均匀带电直线的场强sincos线元带电在点产生元场强为换元ctgtgsinsintgsincsccsccsccsc电荷线密度续16均匀带电直线的场强sincos线

5、元带电在点产生元场强为电荷线密度换元ctgtgsinsintgsincsccsccsccscsincoscoscossinsin续17均匀带电直线的场强sincos线元带电在点产生元场强为电荷线密度换元ctgtgsinsintgsincsccsccsccscsincoscoscossinsincoscossinsin若L为无限长带电平面场强无限大均匀带电平面的场强电荷面密度带电线元场强的积分带电平面的场强线元的电荷线密度对应于本题运用无限长直电荷场强公式各线元的对称相消cos续19带电平的场强无限大均

6、匀带电平面的场强电荷面密度带电线元场强的积分带电平面的场强线元的电荷线密度对应于本题运用无限长直电荷场强公式各线元的对称相消coscoscosarctg两个常用公式注意前述两个推导结果“无限长”均匀带电直线的场强电荷线密度为负时反向电荷面密度“无限大”均匀带电平面的场强为负时反向带电圆环场强均匀带电圆环轴上点的场强圆环轴上点的场强各线元的成对相消线元的电量为对应的元场强为cossin圆周上各线元在点的元场强的矢量和cos续22带电圆环场强均匀带电圆环轴上点的场强圆环轴上点的场强各线元的成对相消线元的电

7、量为对应的元场强为cossin圆周上各线元在点的元场强的矢量和cos结果：又因故又可表成（远场）相当于点电荷的场强带电圆盘场强均匀带电薄圆盘轴上点的场强圆盘在点的场强各同心环带元在点的元场强的矢量和电荷面密度某圆环半径，环带宽该环带电为运用带电圆环轴上场强公式对应于本题为（超近场）相当于无穷大带电平面的场强以至超近带电球面场强电荷面密度均匀带电球面的场强球面在点的场强球面上各环带元在点的元场强的矢量和运用带电圆环轴上场强公式某环带半径sin环带宽环带面积为sin对应于本题为总电量环带带电量sinsin

8、cossinsincos续25带电球面场强电荷面密度均匀带电球面的场强球面在点的场强球面上各环带元在点的元场强的矢量和运用带电圆环轴上场强公式某环带半径sin环带宽环带面积为sin环带带电量对应于本题为总电量sinsincossinsincoscossinsincos为积分方便换元coscossincoscossin点在球面外：若P点在球面内积分限为，结果得§3高斯定理矢量场温度T温度分布——温度场（标量场）流速v流速分布——流速场（矢量场）流线——电力