大学物理_电场的描述.ppt

《大学物理_电场的描述.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第四章静电场恒定电场相对于观察者静止的电荷称为静电荷，静电荷在它周围空间激发的电场称为静电场。本章重点介绍描述静电场性质的两个基本量：电场强度与电势；描述静电场规律的两个基本定理：高斯定理与环路定理。特别介绍了应用高斯定理求解分布对称的静电场。对称性分析已成为现代物理学的一种基本分析方法，在本章中，我们将适当的介绍对称性的意义及利用对称性分析问题的方法。本章所涉及的内容，就思维方法而言，对整个电磁学都具有典型的意义。9.1电荷库仑定律1.电荷（1）电荷分正负两类，同类电荷相互排斥，异类电荷相互吸引。电子、

2、质子、中子内部电荷分布（2）电荷的量子性e=-1.602176487(40)×10-19C（3）电荷的守恒性2.库仑定律思考：两带电体之间的相互作用力与什么有关？++++++++++++++++++--------------------解答：两带电体的带电量、形状、之间距离、电荷分布。+-点电荷：如果一个带电体自身的几何线度比它与其他带电体之间的距离要小的多，这样，在研究它与其他带电体的相互作用的时候，可以把它当作一个几何点处理。1785年库仑(CharlesAugustindeCoulomb1736-

3、1806)通过扭秤实验总结出了真空中两个静止点电荷的相互作用规律，即库仑定律。（1）同号电荷相互排斥，异号电荷相互吸引；（2）作用力沿两点电荷的连线；（3）力的大小正比于两点电荷电量的乘积；（4）力的大小反比于两点电荷之间距离的平方。q2q1r12=r1-r2F12r2r14.2电场electricfield的提出首先要回答的问题：电荷与电荷之间的相互作用力是如何发生的？（库仑定律并没有回答）超距作用：静电力的传输不需要媒质、不需要时间。电荷电荷近距作用：静电力的作用需要通过媒质以一定的有限速度传递过去

4、。电荷媒质电荷实验证明近距作用的观点是正确的，静电力传输的媒质就是电场。电场也是一种物质，具有物质的一般属性——具有能量、动量、质量。4.3静电场的描述1作用：从力的角度描述电场的强弱。2定义：假设在某电场中放入一试探电荷q0，试探电荷是一个电量足够小的点电荷，它的存在不会影响到原电场的分布。Fq0E即电场内任意一点的电场强度在数值上等于一个单位电量的电荷在该点受到的作用力，电场强度的方向与正电荷在该点受力的方向相同。3.场强的计算（1）点电荷q1：根据库仑定律（2）点电荷组：场强叠加原理（3）连续带

5、电体qpdqrdE把连续带电体分割成学多足够小的电荷元dq，每个电荷元可看成点电荷。则，dq在p点激发的场强为：总场强为：例题：一根长为l，均匀带电q的细棒AB，求其延长线上距B端为a的P点的电场强度E。ABlPaOxll+axdxdE解：（1）建立一个适当的坐标系（2）将棒分割成足够短的许多小段，小段长为dx,dx上所带电量为dq，dq对点可视为点电荷。dq=qdx/l（3）分析任意一位置x，一小段棒dx上的电荷dq在点a产生的场强dE（将dE对x轴投影）（4）根据场强叠加原理求整个棒上电荷对a点产生的

6、总场强E若为q正，场强E沿x轴正向，反之沿x轴负向。例2：求均匀带电圆环轴线上任意一点P的电场强度。设圆环半径为R，带电量为+q，P点到环心的距离为a。解：——仅其x轴分量有效4.3.2描述电场的能量特性——电势一.电场力作功的特点推广：电场力对试验电荷所作的功与路径无关只与起点和终点位置有关。二.电势能电场力对某试验电荷所作的功与路径无关只与起点和终点位置有关，即：定义：与该位置相关的能量W为电势能，且电势能的减少量等于静电力所作的功。通常取无穷远处为势能零点，则：三.电势1.导出：a,b两点的势能差由

7、电场和q0大小决定与q0无关，Wa/q0、Wb/q0也和q0无关，它反映的是电场本身在a、b两点的属性。电势的定义：a、b两点的电势差：（取无穷远为电势零点）2.电势分布的研究.(1)点电荷的电势公式如沿r矢径积分cosθ=1当Q＞0Vp＞0r大处Vp小当Q＜0Vp＜0r大处Vp大(2)已知场强分布：直接用公式(3)电势叠加原理点电荷系的电场中某点的电势，等于各个点电荷单独存在时的电场中该点电势的代数和。电势是标量，可正可负。例2：假设一个正方形，四个顶角放四个点电荷q1、q2、q3、q4。已知q1=q2

8、=q3=q4=4.0×10-9C，r=5.0cm，求①V0=？②q0=1.0×10-9C，由∞→0，A∞0=？（q0从∞移到O点时，电场力作的功。）解：①②例3：求均匀带电圆环轴线上一点的电势。已知环半径为R、带电量为Q。解：若x>>R，若x=0，习题P1034.74.15