《静止电荷的电场》PPT课件.ppt

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1、第3篇电磁学内容包括：静电场——真空、介质；静磁场——真空、介质；电磁场——电磁感应；位移电流。麦克斯韦方程组教学要求1.掌握场强和电势概念及叠加原理，掌握场强和电势的积分关系，了解其微分关系，能计算简单问题的场强和电势；2.了解静电场高斯定理和环路定理，掌握用高斯定理计算场强的条件和方法.§10－1电荷库仑定律一、对电荷的基本认识1.两种电荷2.电荷量子化：密立根实验（1906－1917年）Q=Ne,e=1.6010-19C夸克带分数电荷3.电量是相对论不变量在一个和外界没有电荷交换的系统内，正负电荷的代数和在任何物理过程中保持不变.----物理学中普遍的基本定律.4.电

2、荷守恒定律摩擦生电荷，感应带电荷，电子对的产生和湮灭等.二、库仑定律（1785年）真空中，两个静止的点电荷之间相互作用力的大小，与它们的电量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比.作用力的方向沿着它们的连线.同号电荷相斥，异号电荷相吸.数学表述：可见：——真空中的电容率“SI”中1.适用于真空中的静止点电荷；2.高斯单位制中，k=1;3.是基本实验规律,宏观、微观均适用.●注意：则若规定施力电荷引向受力电荷的位矢为则分析:qi,q2同号时为斥力,q1,q2异号时为引力.三、静电力的叠加原理两个以上的点电荷对一个点电荷的作用力,等于各个电荷单独存在时对该点电荷作用力的矢量和.

3、qiqriq1q2qn例1：三个点电荷q1=q2=2.0×10-6C,Q=4.0×10-6C，求q1和q2对Q的作用力。解：q1和q2对Q的作用力的方向虽然不同，但大小相等：由对称性可以看出两个力在y方向的分力大小相等，方向相反而相互抵消，Q仅受沿x方向的作用力：q1q2Qyxor1r20.30.30.4θFxF1F2§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，它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，称静电场，这就是所谓的近距作用。2.任何进入该电场的带电体，都受到电场传递的作用力的作

4、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。电荷电场电荷实验表明电场具有质量、动量、能量，体现了它的物质性。(1)超距作用(2)法拉第场论观点电场：带电体周围存在的一种特殊物质.静电场：相对于观察者是静止的电荷周围存在的电场，是电磁场的一种特殊形式.电场的基本性质：对放在电场内的任何电荷都有作用力；电场力对移动电荷作功；电场的传播速度是光速.历史上两种观点：二、电场强度定义：2.描述电场中各点电场强弱的物理量3.说明是矢量场，是位置的函数1)1.试验电荷电量要充分地小，线度足够小.放在电场中的P点，受力，而比值与无关.单位：N

5、.C-1或V.m-1三、电场强度的计算1.点电荷q所产生电场的电场强度电荷q0在电场中受力电场强度定义：是由源电荷q指向场点.场强方向是正电荷受力方向.2)电场强度的大小和方向仅与场源电荷的分布有关,而与试验电荷的引入和大小无关.电场强度满足矢量叠加原理：3)点电荷在外电场中受电场力4)qq0大小：方向：讨论：1)球对称2）3）2.点电荷系所产生的电场的电场强度场强叠加原理：点电荷系的场强=各点电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和.推导：设真空中存在点电荷q1，q2，…qn，试验电荷q0受力即3.电荷连续分布的带电体所产生的电场强度电荷连续分布，在带电体上取微元电荷dq，

6、由点电荷的场强公式写出场强，根据场强叠加原理求矢量和（即求积分）体电荷其中面电荷线电荷r1.实际应用时,应写成的分量形式，进行标量积分总场强注意：方向用方向余弦表示教材P.9例10.1例1．电偶极子如图已知：q、-q、r>>l电偶极矩求：A点及B点的场强解A点：设+q和-q的场强分别为和对B点：由对称性得结论：电偶极子重要物理模型(3)计算电偶极子在均匀电场中所受的合力和合力矩已知，解：合力合力矩为将上式写为矢量式力矩总是使电矩转向的方向，以达到稳定状态可见：力矩最大；//力矩最小；已知：q,L,a1.求均匀带电细杆延长线上一点的场强例2求均匀带电细棒的场强解:方向→,各段产

7、生的场强方向相同.方向:→讨论:当→可视为点电荷解：1.建立坐标系OXY，任取电荷元dq，dq在Q点的场强大小2.写出的分量式其中2.棒外一点Q的场强.如图：已知L，q，a，rv所以3.对分量积分4.总场强讨论：则1.若L2.在导线的中垂线上例3求均匀带电圆环（电荷线密度为）轴线上任一点的场强.解：圆环上微元带的电荷由点电荷场强公式：由于对称性可知电场沿x正方向1）讨论:R0xθdlrPx2）3)例4求半径为R，面电荷密度为的均匀带电圆盘轴线上任一点的场强.解：取微元电荷由对称性可知电场只沿x轴方向