《真空中的静电场》PPT课件.pptx

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1、第四篇电磁学电磁学研究电磁场的规律及物质的电磁性质。包括电学、磁学、电磁感应等内容。第8章真空中的静电场（研究描写静电场的基本性质的物理量，反映静电场性质的基本定理。）§8-1电荷和电场一、电荷（1）电荷的种类：正电荷、负电荷（2）电荷的性质：同号相斥、异号相吸电量：电荷的多少单位：库仑符号：C（3）电荷的电量是量子化的：q=n(4)电荷守恒定律：在一个孤立系统内发生的过程中,正负电荷的代数和保持不变。二、库仑定律2、库仑定律：真空中两个静止的点电荷之间的作用力F的大小与两电荷q1，q2乘积成正比，与它们之间的距离r的平方成反比，作用力沿着这两个点电荷的连线，同号电荷

2、相斥，异号电荷相吸。1、点电荷：带电体线度《r（线度可以忽略），有m、q的点（带电体）。真空介电常数。单位矢量，由施力物体指向受力物体。电荷q1作用于电荷q2的力。进行有理化方向根据同号相斥，异号相吸来判定。*关于库仑定律的讨论:①库仑定律包含同性相斥，异性相吸这一结果。②库仑定律只适用两个点电荷之间的相互作用。③库仑定律也可表示为：由施力物体指向受力物体的矢量。三、静电力的叠加原理：作用于某电荷上总静电力等于其他点电荷单独存在时作用于该电荷静电力的矢量和。分量式求解四、电场、电场强度*静电场的性质：电场电荷电荷电荷与电荷之间通过电场传递相互作用。①静电场对处于其中的

3、任何带电体都有力的作用。②当带电体在电场中移动时电场力将对带电体作功。1、电场静电场：相对于观察者静止的带电体周围存在的电场。电场：带电体在其周围空间产生的特殊形式的物质。2、电场强度（简称场强）由静电场的性质引出的反映电场性质的物理量。电场强度定义式为：试验电荷q0:带电量很小，线度很小.方向是正电荷受力的方向.④电场强度的单位：N/c或V/m③电场强度是空间位置的函数：①电场强度是反映电场性质的物理量，与引入到电场中的电荷q0无关。②电场强度是矢量，方向为正电荷在该处所受电场力的方向。*关于电场强度的讨论：五、场强叠加原理电场中任一场点处的总场强等于各个点电荷单独

4、存在时在该点各自产生的场强的矢量和。这就是场强叠加原理。任何带电体都可以看作许多点电荷的集合，由场强叠加原理可计算任意带电体产生的场强。证：有n个点电荷，在p点放一试探电荷，q0受力：六、场强的计算1、点电荷产生电场的电场强度(库仑定律＋电场定义）+-在p点引入实验电荷受力q为负电荷q为负,方向与相反。2.点电荷系的电场设真空中有n个点电荷q1,q2,…qn，则P点场强：分量式：--+++p--+++p3.连续分布的带电体的电场分布电荷元随不同的电荷分布应表达为：∫Ex=dExEy=dEyEz=dEz∫∫∫线电荷面电荷体电荷+++++++++++++电荷元dq－线密度

5、，细棒，带电直导线－面密度，例：薄圆盘－电荷体密度，例：圆柱体例3均匀带电细杆（q,L),求O点的电场。已知：q、a、1、2、。oarlqdlyxdEydEdEx解：①取电荷元③确定的大小②确定的方向④建立坐标，将投影到坐标轴上⑤选择积分变量r、θ、l是变量，选θ作为积分变量oarlqdlyxdEydEdEx讨论:(1)若方向垂直于细杆指向o点。则无限长均匀带电直线的场强为:当λ<0,E<0,E方向垂直带电导体向里当λ>0,E>0,E方向垂直带电导体向外（2）半无限长端点处：pO例4电量为＋Q均匀地分布在一个半径为R的金属半圆环上，计算圆环中心o处的电场强度。解

6、：电荷连续分布，在圆环上取一长为dl的电荷元以o点为原点，建立ox，oy轴，根据电荷分布的对称性，电场关于x轴对称，y轴分量抵消。例5）如图，电荷q均匀地分布在半径为a的圆环上，求圆环中心轴线上任一点p的场强。P点离环心的距离为x。++++++++++YZXO已知：求：解：建立坐标系OXYZ分割带电体，取，带电{++++++++++YZXO{垂直分量抵消了！++++++++++YZXO{垂直分量抵消了！++++++++++YZXO讨论：1）2）P++++++X可视为点电荷！例6）求面电荷密度为的，半径为R的簿带电圆盘中心轴线X处一点的电场强度。已知：求：解：建立坐标

7、系OX分割成许多细圆环带电R+XO细圆环的电场R+XO细圆环的电场R+XOR+XO讨论：1）R2）R+XO3）分子分母同乘：相当一点电荷。R+XO例6设真空中有一无限长均匀带电平板，电荷面密度σ（σ>0）,求p点的场强。（p点到平板距离为a）+++++++++++++解：将平面分解成许多平行于z轴的无限长均匀带电狭条。在y处取一窄条宽为dy，在p点产生的场强，任意小窄条在p点产生的电场方向不同，利用分量式求解：dE关于x轴对称，Ey＝0+++++++++++++方向沿x轴，垂直于平板向外。可见：（1）无限大均匀带电平板产生的电场是均匀电场。