静电场电场强度.ppt

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1、§5-2静电场电场强度一、电场(electricfield)两种观点{超距作用作用作用电场电荷1电荷2电场1电场2电荷1电荷2产生作用作用产生静电场：相对于观察者静止的电荷在周围空间激发的电场。电场力：电场对处于其中的其他电荷的作用力，电荷间的相互作用力本质上是各自的产生的电场作用于对方的电场力。二、电场强度(intensityofelectricfield)试验电荷q0{点电荷(尺寸小)q0足够小，对待测电场影响极小定义电场强度q0电场中某点的电场强度等于单位正电荷在该点所受的电场力。q0电场强度的单位：N/C或V

2、/m已知电场强度计算电场力：电场对正负电荷作用力的方向：+补充例题试求电偶极子在均匀外电场中所受的作用，并分析电偶极子在非均匀外电场中的运动。解：如图所示，在均匀外电场中，电偶极子的正负电荷上的电场力的大小为：由于大小相等、方向相反，合力为零；产生的合力矩大小为：电偶极子定义:一对相距为l带电量相同,电性相反的点电荷系。：由负电荷指向正电荷电偶极子的电偶极矩：矢量式为在此力矩作用下电偶极矩将转向外电场方向直到电矩与外电场方向一致。在非均匀外电场中，电偶极子一方面受力矩作用，另一方面，所受合力不为零，场强较强一端电荷受

3、力较大，促使偶极子向场强较强方向移动，如图所示：1.电偶极子在均匀电场中2.电偶极子在外电场中3.电偶极子在外电场中稳定平衡4.电偶极子在外电场中非稳定平衡场点源点（1)点电荷的电场q+三、电场强度的计算（2)电场强度叠加原理和点电荷系的场强iqq对的作用电场强度叠加原理++-点电荷系的电场q2qnq1qiPrnr2r1ri可见，点电荷系在空间任一点所激发的总场强等于各个点电荷单独存在时在该点各自所激发的场强的矢量和。yxA(x,0)+例题1求电偶极子轴线的延长线上和中垂线上任一点的电场。解：电偶极子轴线的延长线上任

4、一点A(x,0)的电场。+A点总场强为：+如果r电偶极子中垂线上任一点的电场。+用矢量形式表示为：若rl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。电荷面分布电荷体分布电荷线分布dSdVdqP.ld(3)连续带电体的电场电荷元：电荷元场强对于电荷连续分布的带电体，在空间一点P的场强为：电荷体分布：电荷面分布：电荷线分布：求解连续分布电荷的电场的一般步骤：依几何体形状和带电特征任取电荷元dq写出电荷元dq的电场表达式写出在具体坐标系

5、中的分量式，并对这些分量式作积分·将分量结果合成，得到所求点的电场强度解：建立直角坐标系取线元dx电荷元将投影到坐标轴上ap12dExdEyθdxr例题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q，电荷线密度为l=q/LOx场点积分变量代换代入积分表达式同理可算出ap12dEτdEyθdxr当直线长度无限长均匀带电直线的场强：{极限情况，由例题3求一均匀带电圆环轴线上任一点x处的电场。xpRpxRr解：例题3求一均匀带电圆环轴线上任一点x处的电场。0所以，由对称性当dq位置发生变化时，它所激

6、发的电场矢量构成了一个圆锥面。.由对称性xpRr讨论：即在圆环的中心，E=0由当0=x当时即p点远离圆环时，与环上电荷全部集中在环中心处一个点电荷所激发的电场相同。Rrdr例题4求均匀带电圆盘轴线上任一点的电场。解：由例3均匀带电圆环轴线上一点的电场xP讨论：2.当<

7、的某一点取一垂直于该点电场强度E方向的面积元dS┻，通过该面元的电场线条数为dN，，则该点的电场强度大小为dS┻电场线密度1.起于正电荷（或无限远处），终于负电荷（或无限远处），无电荷处不中断。由上面几种电荷的电场线分布可以看出：2.电场线不能形成闭合曲线。3.任何两条电场线不会相交。S1.电通量定义：电场中通过某一曲面（平面）的电场线条数称通过该曲面（平面）的电通量。2.电通量单位：Nm2/C3.均匀电场中垂直通过平面S⊥的电场强度通量.电场强度通量θS4.均匀电场中斜通过平面S的电场强度通量:5.非均匀电场通过曲

8、面S的电场强度通量:EdSθenSSθen6.面元法向规定:⑴非封闭曲面面法向正向可任意取⑵封闭曲面指外法向。电通量是标量但有正负，当电场线从曲面内向外穿出是正值enθ1θ2en当电场线从曲面外向内穿入是负值注意：7.非均匀电场通过封闭曲面S的电场强度通量:注意:通过封闭曲面S的电通量等于净穿出该封闭曲面的电场线总条数。enθ1θ2en