第6章真空中静电场ppt课件.ppt

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1、第1章真空中的静电场Electrostaticfield1.1电荷和电荷守恒1.2库仑定律1.3电场电场强度1.4高斯定理1.5静电场的环路定理1.6电势差和电势1.7电势叠加原理1.8等势面电势梯度1.9带电体在(外）电场中的电势能1§1库仑定律一.电荷电荷量子化(chargequantization)1906-1917年，密立根用液滴法首先从实验上证明了，微小粒子带电量的变化不连续。两种1986年国际科技数据委员会推荐：e=1.60217733×10-19C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

2、过程中保持不变。电荷守恒定律是物理学中普遍的基本定律电荷守恒定律(lawofconservationofcharge)3二.库仑定律(CoulombLaw)1785年，库仑通过扭称实验得到。在真空中，两个静止点电荷之间的相互作用力大小，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联线，同号电荷相斥，异号电荷相吸。1.定律内容回答：什么条件下一个带电体才可视为点电荷2、静电力矢量表达1对22对13、.K的取值令有理化真空介电常量或真空电容率若有多个点电荷q1q2q0静电力叠加原理7一边长为1

3、mm的正方形线框上均匀带电，电荷量为q1，距离正方形中心O为1m处有一点电荷，电荷量为q2，求点电荷q2受到的静电大小为8电量都相同的三个点电荷q放在等边三角形的顶点上，为不使它们由于斥力作用而散开，可在三角形中心放一符号相反的点电荷q’，试求q’的电荷量qq’9§2电场电场强度一.电场(electricfield)电荷周围存在电场。带电体激发电场电荷电荷电场①对放在其内的任何电荷都有作用力②电场力对移动的电荷作功③静电场中放入的导体或电介质，会与电场相互作用，导体会发生静电感应现象，电介质会发生极化现象电场的基本性质10二

4、.电场强度(electricfieldstrength)★在电场中引入试验电荷q0,研究其受力规律1、q0不变，逐点试验q0的受力规律试验电荷条件电量充分地小线度足够地小2、选定场点，改变q0，逐点试验其受力规律11实验表明：定义电场强度与试验电荷无关1、确定场点比值2、不同场点比值一般不同注意①一般②描述一矢量场三.电场强度的计算1.点电荷的场强公式②分布特征：中心对称；径向①从源电荷指向场点③公式中q为代数量，决定场强指向qq0向外辐射；向心；根据库仑定律和+场强的定义注意132.多个点电荷体系的场强（场强叠加原理）由n

5、个点电荷组成带电体系q0点电荷qi单独产生的场强14带电体→分割为无限多个电荷元，每个电荷元都是点电荷P电荷密度体密度面密度线密度几类电荷分布体电荷面电荷线电荷３.电荷连续分布的带电体的场强15例1电偶极子的场强分布（一对等量异号点电荷，相距l远小于到场点的距离）延长线上：中垂线上：+q--q偶极矩16pa电荷线密度为求：到直线距离为a的P点的电场强度例2长为l的均匀带电直线★结果分析17例3均匀带电圆环轴线上的场强（已知：R,Q)解：在圆环上任取电荷元★结果分析18例4均匀带电圆盘，半径为R，电荷面密度为，求轴线上场强

6、dEPx解：取半径为r→r+dr的细圆环带电：由例3沿x轴r19特例：1）圆盘可看作“无限大”平面；一无限大均匀带电平面产生的场强与场点距离无关——为均匀场！→“点”电荷20两个静止点电荷间的库仑力21电场(Electricfield)1.电荷产生电场2.电场性质(1)力的性质：对处于电场中的其他带电体有作用力(2)能量的性质：在电场中移动其他带电体时，电场力要对它作功22电场强度定义电场强度23qr·pq0E点电荷场强24E=E1+E2+…+Ei+…n个点电荷组成的带电体场强q025qdqrP连续带电体的场强26点电荷

7、圆环圆盘无限大平板球面球体点电荷直导线柱面柱体大平板★叠加271.3高斯定理Gauss’theorem★电场线与电场强度形象描述场强分布一.电场线（电力线）疏密：方向：曲线上每一点的切向为该点场强方向；在任一场点，取垂直于该点场强方向的面积元，使通过单位面积的电力线数目＝该点场强的量值。28▲性质(1)两条电场线不能相交；(2)电场线起自正电荷(或无穷远处)；止于负电荷(或无穷远处)电场线有头有尾，不是闭合曲线。场强为０的地方没有电力线29几种电荷的线分布带正电的电偶极子均匀带电的直线段点电荷形象地给出各点场强的方向，各

8、处场强的强弱。30二.电通量(electricflux)定义：通过某面积S的电场线条数称为过该面的电通量(1)均匀电场，S是平面，且与电场线垂直ES=ES31SS(2)均匀电场，S是平面，与电场线不垂直=ES=EScos32(3)S是任意曲面，E是非均匀电场S通过dS的电通量