《真空中的静电场》PPT课件.ppt

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1、第七章真空中的静电场电荷的概念物体带电的量化二电荷守恒定律在孤立系统中,电荷的代数和保持不变.（自然界的基本守恒定律之一）1电荷有正负之分；2电荷量子化；电子电荷3同性相斥，异性相吸.7.1电荷SI制一点电荷模型二库仑定律7-2库仑定律（静电场的基本实验规律）（为真空电容率）令库仑定律库仑力遵守牛顿第三定律则真空中：无限大介质：定律的一般形式：三静电力的叠加原理离散状态其中连续分布其中解：由于电子与质子之间距离约为它们自身直径的倍，因而可将电子、质子看成点电荷。例1在氢原子中，电子与质子的距离为米，试求静电引力及万有引力，并比较这两个力的数量关系。所以库仑力与万有引力数值之比为考虑

2、带电粒子间的相互作用力时，可忽略万有引力。电子与质子之间的万有引力为数量为(N)电子与质子之间静电力（库仑力）为吸引力一电场实验证实了两静止电荷间存在相互作用的电力，但其相互作用是怎样实现的？电荷电场电荷场是一种特殊形态的物质实物物质场7.3电场强度与观察者相对静止的电荷产生的电场称为静电场(具有能量、动量等属性)二电场强度单位电场中某点处的电场强度等于位于该点处的单位试验电荷所受的力，其方向为正电荷受力方向.电荷在电场中受力（试验电荷为点电荷、且足够小,故对原电场几乎无影响）：场源电荷：试验电荷注意b.在电场中，空间每一点都相应有一个无关，而由场本身决定。与试验电荷a.空间是否存

3、在场以及电场的强弱和方向，矢量为点函数，记作由是否能说，与成正比，与成反比？问题三点电荷的电场强度静止点电荷的电场具有球对称性解例1把一个点电荷（）放在电场中某点处，该电荷受到的电场力为，求该电荷所在处的电场强度.大小方向四电场强度的叠加原理由力的叠加原理得所受合力点电荷对的作用力故处总电场强度电场强度的叠加原理点电荷系连续带电体电场有最重要的两方面表现:1对电荷有力的作用2若在电场中移动电荷,静电力对电荷要做功五有关电场强度的计算1分立电荷系的电场强度电偶极矩（电矩）例7-3电偶极子延长线和中垂线的电场强度电偶极子的轴（1）电偶极子轴线延长线上一点的电场强度矢量式作业（2）电偶极

4、子轴线的中垂线上一点的电场强度其中电偶极子中垂线上的电场方向与电矩的方向相反.结论：2.场源为任意带电体时的场强分布电荷元dq在P处的场强所有电荷元在P点的场强为1)实际应用时，应写成的分量形式，进行标量积分总场强注意：sdldVd2)电荷元随不同的电荷分布应表达为dq=线分布为线电荷密度面分布体分布为面电荷密度为体电荷密度由对称性有解例1正电荷均匀分布在半径为的圆环上.计算在环的轴线上任一点的电场强度.讨论（1）（点电荷电场强度）（2）（3）何处的场强最大?例2均匀带电薄圆盘轴线上的电场强度.有一半径为,电荷均匀分布的薄圆盘,其电荷面密度为.求通过盘心且垂直盘面的轴线上任意一点处

5、的电场强度.解由例１（点电荷电场强度）讨论无限大均匀带电平面的电场强度作业.如图：已知L，q，a，求P点的场强解：1.建立坐标系OXY，任取电荷元dq，dq在P点的场强2.写出的分量式其中所以3.对分量积分4.总场强讨论：则若L一电场线（电场的图示法）1）曲线上每一点切线方向为该点电场方向,2）通过垂直于电场方向单位面积电场线数为该点电场强度的大小.规定7.4电通量高斯定理点电荷的电场线正点电荷+负点电荷一对等量异号点电荷的电场线+一对等量正点电荷的电场线++一对不等量异号点电荷的电场线带电平行板电容器的电场线++++++++++++电场线特性1）始于正电荷,止于负电荷(或来自无穷

6、远,去向无穷远).2）电场线不相交.3）静电场电场线不闭合.(电场强度通量)二.电通量通过某一面的电场线数例1如图所示，有一个三棱柱体放置在电场强度的匀强电场中.求通过此三棱柱体的电场强度通量.解三高斯定理在真空中,通过任一闭合曲面的电场强度通量,等于该曲面所包围的所有电荷的代数和除以.（与面外电荷无关，闭合曲面称为高斯面）请思考：1）高斯面上的与那些电荷有关？2）哪些电荷对闭合曲面的有贡献？+点电荷位于球面中心高斯定理的导出高斯定理库仑定律电场强度叠加原理+点电荷在任意封闭曲面内其中立体角点电荷在封闭曲面之外由多个点电荷产生的电场高斯定理1）高斯面上的电场强度为所有内外电荷的总电

7、场强度.4）仅高斯面内的电荷对高斯面的电场强度通量有贡献.2）高斯面为封闭曲面.5）静电场是有源场.3）穿进高斯面的电场强度通量为正，穿出为负.总结在点电荷和的静电场中，做如下的三个闭合面求通过各闭合面的电通量.讨论将从移到点电场强度是否变化？穿过高斯面的有否变化？*四高斯定理的应用其步骤为对称性分析；根据对称性选择合适的高斯面；应用高斯定理计算.（用高斯定理求解的静电场必须具有一定的对称性）++++++++++++例1均匀带电球壳的电场强度一半径为,均匀带电的薄球壳