大学物理教程―8,真空中的静电场ppt课件.ppt

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1、第八章真空中的静电场真空中的静电场第八章electrostaticfieldinvacuumchapter8本章内容本章内容Contentschapter8chargeCoulomb’slaw电荷库仑定律superpositionprincipleofelectricfieldelectricfieldstrength电场强度电场叠加原理EfluxGauss’stheoremE通量高斯定理andgradientofelectricpotentialrelationbetweenelectricfieldstrength场强与电势梯度的关系Electricpote

2、ntialand电势与电势差differenceofelectricpotential环路定理电势能circuitallawelectricpotentialenergy第一节8-1chargeCoulomb’slaw电荷库仑定律电荷电荷---组成实物的某些基本粒子（电子、质子等）的固有属性之一。自然界存在正、负两种电荷，同性电荷相斥，异性相吸。电荷的量子性自然界中任何带电体的电量（电荷的定量量度）总是以某一基本单元（）的整数倍（）出现。为电子或质子带电量的绝对值。库仑（）一、电荷一、电荷电荷守恒定律电荷守恒定律在一个与外界没有电荷交换的系统内，任一时刻存在于系

3、统中的正、负电荷的代数和始终保持不变。该定律的要点：电荷的代数和不变性孤立系统中正、负电荷各自的量可能发生变化，但其代数和恒保持不变。电荷的相对论不变性孤立系统的电量，与其运动状态无关。电荷守恒定律对宏观过程和微观过程均适用。真空库仑定律点电荷相对于要研究的问题，其大小和形状可以忽略的带电体。施力点电荷受力点电荷施受单位矢量距离真空中两静止点电荷的的相互作用力（静电力或库仑力）其中(真空电容率)二、真空中的库仑定律二、真空中的库仑定律续库仑定律这种矢量表达式不论为同号或异号电荷，也不论谁是受力者均可适用。施力点电荷受力点电荷施受单位矢量距离真空中两静止点电荷的的

4、相互作用力（静电力或库仑力）其中(真空电容率)真空中的库仑定律又可写成第二节8-2superpositionprincipleofelectricfieldelectricfieldstrength电场强度电场叠加原理电场电场给电荷以作用力的物理场。静电场相对于参考系或观测者静止的电荷在其周围空间所产生的电场。又称库仑场。静止电荷之间的相互作用力是通过静电场来传递的。电荷电场电荷电场是物质存在的一种形态，也具有能量、动量和质量。一、电场一、电场电场强度带电体的单位为试验电荷空间某点的电场强度（受的电场力）同向的大小与无关二、电场强度（单位正电荷的受力）二、电场强

5、度点电荷的场强点电荷的场强点电荷系场强1.分立点电荷系的场强等于各点电荷单独存在时的场强矢量和三、场强叠加原理及其应用三、场强叠加原理及其应用电偶极子场强偶极电荷连线的延长线上某点B处的场强偶极电荷连线的中垂线上某点A处的场强电偶极子的场强cos定义偶极矩方向由指向并规定电矩带电体的场强2.连续分布电荷的场强带电体等于电荷元场强的积分带电直线场强均匀带电直线的场强sincos线元带电在点产生元场强为换元ctgtgsinsintgsincsccsccsccsc电荷线密度续均匀带电直线的场强sincos线元带电在点产生元场强为电荷线密度换元ctgtgsinsintg

6、sincsccsccsccscsincoscoscossinsin续均匀带电直线的场强sincos线元带电在点产生元场强为电荷线密度换元ctgtgsinsintgsincsccsccsccscsincoscoscossinsincoscossinsin若L为无限长带电平面场强无限大均匀带电平面的场强电荷面密度带电线元场强的积分带电平面的场强线元的电荷线密度对应于本题运用无限长直电荷场强公式各线元的对称相消cos续带电平的场强无限大均匀带电平面的场强电荷面密度带电线元场强的积分带电平面的场强线元的电荷线密度对应于本题运用无限长直电荷场强公式各线元的对称相消cosc

7、oscosarctg两个常用公式注意前述两个推导结果“无限长”均匀带电直线的场强电荷线密度为负时反向电荷面密度“无限大”均匀带电平面的场强为负时反向带电圆环场强均匀带电圆环轴上点的场强圆环轴上点的场强各线元的成对相消线元的电量为对应的元场强为cossin圆周上各线元在点的元场强的矢量和cos续结果：又因故又可表成（远场）相当于点电荷的场强均匀带电圆环轴上点的场强带电圆盘场强均匀带电薄圆盘轴上点的场强圆盘在点的场强各同心环带元在点的元场强的矢量和电荷面密度某圆环半径，环带宽该环带电为运用带电圆环轴上场强公式对应于本题为（超近场）相当于无穷大带电平面的场强以至超近带

8、电球面场强电荷面密度均匀