大学物理 真空中的静电场.ppt

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1、真空中的静电场第八章本章目录8-1电荷库仑定律8-2静电场电场强度8-4电场线电通量8-3场强叠加原理电场强度的计算8-5高斯定理及其应用8-8电势的计算8-6静电力做功的特性8-7电势能电势电势差8-9等势面场强与电势的关系2一、电荷1种类:4电荷的量子化:2性质:正电荷，负电荷库仑（C）同种相斥，异种相吸3量度:8-1电荷库仑定律5电荷守恒定律不管系统中的电荷如何迁移，系统的电荷的代数和保持不变.（自然界的基本守恒定律之一）3二、库仑定律为真空电容率点电荷：抽象模型受的力4大小：方向：和同号相斥，异号相吸.END5【例1】比较氢原子中的质子和电子间的库仑力和万有引力。

2、6库仑力>>引力：强力>>电磁力>>弱力>>引力原子核中的核子（质子、中子）靠强力吸引，库仑排斥很弱。宏观物体靠分子、原子间的库仑力维系。7库仑(C.A.Coulomb1736-1806）法国物理学家，1785年通过扭秤实验创立库仑定律,使电磁学的研究从定性进入定量阶段.电荷的单位库仑以他的姓氏命名.8一静电场静电场:静止电荷周围存在的电场电荷电场电荷物质实物场8-2静电场电场强度9静电场的主要表现：1）位于电场中的任何带电体都将受到电场对它的作用力（电场力）；2）带电体在电场中移动时，电场力要对它做功，表面电场具有能量。3）位于电场中的导体和电介质要与电场相互作用。10

3、二、电场强度1试验电荷点电荷电荷足够小2电场强度场源电荷试验电荷11单位:和试验电荷无关电荷q受电场力:定义:单位正试验电荷所受的电场力场源电荷试验电荷12一、点电荷的场强+-P8-3场强叠加原理电场强度的计算13二、点电荷系的电场场强的叠加原理电场强度的叠加原理矢量和14计算步骤：由求出第i个电荷在场点的场强实际运算时应建立坐标{将由求出点电荷系的总电场。15电偶极矩(电矩)【例2】求电偶极子的电场强度电偶极子的轴+-16（1）轴线延长线上一点的电场强度..+-17..+-18（2）轴线中垂线上一点的电场强度.+-.19三、电荷连续分布的带电体由由一般来说{实际运算时应

4、建立坐标将20电荷体密度+21电荷面密度+22电荷线密度23【例3】正电荷q均匀分布在半径为R的圆环上.计算通过环心点O并垂直圆环平面的轴线上任一点P处的电场强度.24解25（1）（2）（3）讨论26补充例题有一半径为R，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的电场强度.27解rdr28讨论END29例4求电偶极子在均匀电场中受到的作用电偶极子的电矩:方向:由-q指向+q-q+qEF+F-合力矩：大小30已知：一段圆弧求：圆心处课堂练习：31一电场线(1)切线方向为电场强度方向规定典型电场的电场线分布图形(2)疏密表示电场强度

5、的大小通过垂直于电场强度的单位面积的电场线数为该点电场强度的大小.8-4电场线电通量32+正负点电荷的电场线-33一对等量正点电荷的电场线++34-+一对等量异号点电荷的电场线35一对不等量异号点电荷的电场线-q2q36+++++++++++++-------------带电平行板电容器的电场线END37电场线特性1）始于正电荷,止于负电荷(或来自无穷远,去向无穷远),在没有电荷的地方电场线不会中断；2）电场线不闭合；3）任意两条电场线不相交.38带电球壳电场线模拟演示人体带电实验39二、电场强度通量通过电场中某个面的电场线数1定义2表述均匀电场，垂直平面均匀电场，与平面

6、夹角40非匀强电场，曲面S.41非均匀电场，闭合曲面S.规定：外法线方向为正当<90°时Φe>0：电场线穿出闭合曲面。当>90°时Φe<0：电场线穿进闭合曲面。当=90°时Φe=0：电场线与曲面相切。ABC42补充例题三棱柱体放置在如图所示的匀强电场中.求通过此三棱柱体的电场强度通量.解S1S243例5点电荷在球心，求通过球面的电通量+44通过球面S的电场线也必通过任意曲面S‘，即它们的电通量相等，为q/o+补充：点电荷在任意形状的闭合曲面内45点电荷在闭合曲面外穿进曲面的电场线条数等于穿出曲面的电场线条数。+46在真空中，穿过任一闭合曲面的电场强度通量，等于该曲

7、面所包围的所有电荷的代数和除以.一、真空中的高斯定理高斯面高斯(1777-1855）8-5高斯定理及其应用47(1)高斯面：闭合曲面(2)电场强度：所有电荷的总电场强度(5)适用范围：高斯定理比库仑定律广(3)电通量：仅面内电荷对电通量有贡献(4)静电场：有源场，穿出为正，穿进为负讨论48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？*491.如果高斯面上E处处为零，则该面内必无电荷。如果高斯面上E处处为零，则该面内必无净电荷。2.如果高斯面内无电荷，则高