第八章 真空中的静电场(改)ppt课件.ppt

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1、第三篇电场和磁场第八章真空中的静电场第九章静电场中的导体和电介质第十章电流与电场第十一章真空中稳恒电流的磁场第十二章磁介质中的磁场第十三章电磁感应第十四章电磁场理论的基本概念电磁学理论发展简史：1、积累事实总结基本定律时期1785年库仑（法国）总结出库仑定律；1819年奥斯特(丹麦）发现了电流的磁效应；1826年安培（法国）发现了磁铁对电流的作用；1831年法拉第（英国）发现了电磁感应现象；1834年法拉第发现了电解现象。（法拉第虽然提出了电场和磁场的概念，但缺乏一套完整的理论来指导实践）2、总结系统理论时期1865年麦克斯韦

2、（英国）在前人和自己发现的基础上，建立了一套系统且严密的电磁场理论：“麦克斯韦方程组”，它揭示了电磁场的内在联系，并指出光是一种电磁波。3、电子论和近代物理的建立1895年洛仑兹（荷兰）建立了经典的电子论；解释了导体、电介质、磁介质中的现象。二十世纪初建立了相对论和量子力学，构成了近代物理学。§8－1电荷库仑定律§8－2电场电场强度§8－4高斯定理§8－5静电场力的功电势§8－6等势面电场强度与电势梯度的关系§8－7带电粒子在外电场中受到的力及其运动§8－3电场线电通量第八章真空中的静电场1.掌握场强和电势概念及叠加原理，掌握

3、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。教学要求：静电场：相对于观察者静止的电荷产生的电场。本章讨论：静电场的基本概念、静电场的性质描述电场性质的物理量：电场强度矢量E和电势U。电场性质的基本定理：高斯定理、场强环流定理。一、对电荷的基本认识1.两种电荷：正电荷、负电荷。同性相斥、异性相吸。2.物质的电结构3.电荷量子化：一切物体所带电量q都是某一基本电量的整数倍。在宏观领域，电荷量子性不明显，可看作电荷连续分布。4.电荷守恒定律：

4、与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。§8－1电荷库仑定律二、真空中的库仑定律：点电荷的相互作用规律电荷守恒定律说明：物质带电现象的本质是电荷的转移。1、点电荷（理想化模型）点电荷：没有形状和大小的带电体。实际带电体其线度比电荷间距小很多时，可视为点电荷。rq1q2d1d2当线度d1和d2<

5、斥，异号电荷相吸。库仑定律：注意：1.适用于真空中的静止点电荷；2.在国际单位制中k=9109m2N/C2=1/(40)0=8.8510-12C2/m2N称为真空中的介电常数3.是基本实验规律。宏观、微观均适用；4.库仑力可以叠加，实验证明：两个电荷间的作用力不因第三个电荷存在而改变，不管系统中有多少电荷，每对电荷之间的作用力都能用库仑定律计算，而某个电荷所受电场力就等于各力的叠加。一、电场电场：带电体周围存在的一种特殊物质。(1)“超距作用”观点电荷之间的相互作用是直接传递的，不需要传递时间。历史上两种观点电荷电场

6、电荷电荷电荷直接作用静电场：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。(2)“法拉第场论”观点电荷之间的相互作用是通过电荷在其周围产生的场来实现的，而且传递速度是有限的，以光速C=3108m/s传递。§8－2静电场电场强度电场的基本性质1)对放在电场内的任何电荷都有作用力；（力的表现）2)电场力对移动电荷作功。（功的表现）二、电场强度：定量描述电场性质的物理量（1）试验电荷：a、它所带的电量足够小；（放入电场中对电场无影响）b、它的线度足够小。（放入电场中有确定的位置）（2）电场强度实验表明：场中不同点

7、，同一电荷受力不同；场中同一点，不同电荷受力不同。在P点放置q02q03q0-------受电场力F2F3F-----而P定义：1.电场强度是描述电场中各点电场强弱的物理量其中：q0为试验电荷。电量要充分地小，线度足够小。q0放在电场中P点，受力，而比值。与q0无关。2.注意是矢量场，位置的函数1)量纲：在国际单位制中单位：N/C或V/m2)点电荷q在外电场E中受电场力F=qE3)三、电场强度的计算1.点电荷Q所产生电场的电场强度试探电荷q在点电荷Q的电场中受力为由电场强度定义：是由源电荷Q指向场点。场强方向是正电荷受力方向。

8、QqP+QqP_2.点电荷系所产生的电场的电场强度所以，电场强度满足矢量叠加原理q03.电荷连续分布的带电体所产生的电场强度若电荷连续分布，可在带电体上取微元电荷dq，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）其中体电荷，ρ：体电荷密度面电荷，σ：面电荷