2019年 大学物理-第17章真空中的静电场ppt课件.ppt

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1、前言：电磁学---研究电磁现象及其规律的科学。1）电磁现象是很早发现的现象公元前600年前，希腊哲学家赛列斯发现琥珀磨擦可以吸引轻小物体。1820年奥斯特发现电流的磁效应---改变将电现象与磁现象分别研究的情况。I（Electromagnetism）电磁学解释和推断一切电磁现象，电磁学成为一门完整的科学。预言了光的电磁本性。相对论的问世，又将电磁学推向了一个新高潮。2）两个里程碑A）Faraday电磁感应定律的发现。B）Maxwell方程的建立3）发展方向：在工程上怎样利用Maxwell进一步解决各种实际问题。在理论上则是怎把电磁理论作为更普遍的理论的特例加以推广并应包括引力理论和量子

2、场论。十七、真空中静电场StaticElectricField基本概念：电场强度、电势基本规律：场强叠加原理、高斯定理、场强环路定律、场强与电势的关系（一）电荷库仑定律1、电荷及其性质（1）、电荷：摩擦起电、有正负之分、检验、产生的原因表示电荷量：Q或q单位：库仑（C）（2）、基本电现象‘同性相斥，异性相吸’电荷可以中和物体带电的过程，就是打破电中和状态的过程。即能量转化的过程。（3）、电荷量子化基本单元：电荷(电量)：1库仑=6.25×1018

3、e

4、1

5、e

6、=1/6.25×1018=1.60×10-19CQ=n

7、e

8、……..n为整数（4）、电荷守恒定律某个系统若与外界无电荷交换，则无

9、论系统发生怎样的物理、化学变化，此系统电荷的代数和总是保持不变。（5）、电荷的运动不变性（或相对论不变性）实验证明，一个电荷的电量与它的运动状态无关。2、库仑定律+Qd（1）、点电荷:当带电体的线度与它到其它带电体之间距离或到研究点之间的距离足够小(d<

10、乘积成正比，与它们之间的距离的平成反比。作用力的方向在两点电荷的连线上，且“同性相斥，异性相吸”。库仑定律的矢量表示：注意：为代数量为从施力电荷指向受力电荷的单位矢比例常数k=9109牛顿·米2·/库仑2=9109米/法令:(真空中的介电系数)有理化形式的库仑定律:注意:A)库仑定律的适应条件：真空(空气也可);点电荷;B)库仑力满足矢量叠加原理+++++++++++++dq+++++++++++++dq--+++（二）电场电场强度1、电场场：具有物质的属性（例如，能量、动量）可脱离场源存在可叠加性电荷电荷电场电场++++++Qq0+电场2、电场强度+Q产生场中放实验电荷同一点:

11、相同不同点:不相同定义：电场中某点的电场强度为一个矢量，其大小等于单位正荷在该点静止时所受电场力的大小，方向为实验正电荷在该点所受力。注：电场与检验电荷无关电场是一种物质由场强定义可求电荷所受电场力与成反比。时，此结论正确吗？或：+（1）、点电荷的场强q+a+-qa讨论：仅决定于场源电荷q及场点的位矢是描述电场的位置点函数。q>0，与方向一致；与方向相反；q<0，（2）、点电荷系的场强空间某点的场强等于各点电荷单独存在时在该点产生场强的矢量和（3）、场强叠加原理--++a+（4）、连续带电体的场强+++++++++++++dq在带电体上取一微元dq其在任一点产生的场强：整个带电体产生

12、的场强：小结：计算电场强度的步骤（微元法）1、取合适坐标系，取微元dq，写出，并标出方向2、写出分量3、对称性分析可简化计算4、积分求出5、例1：求电偶极子中垂线上任一点的电场强度。（相隔一定距离的等量异号点电荷，当点电荷间距离远远小于所讨论的场点的距离时，此系统称为电偶极子。）解：设＋q和－q到偶极子中垂线上任一点p’处的位置矢量分别为、且，则＋q、－q在p’点的场强分别为：OXYr+--qq如果用r表示电偶极子中心到p’点的距离，则：注：由可得上述结果，其中反映电偶极子本身的特征，称电偶极子的电矩（电偶极矩）在距电偶极子甚远时，取一级近似，有所以p’点总场强为：例2：如果限于考虑离带电

13、棒的距离比棒的截面尺寸大得多的地方的场强，则带电棒可视为一带电直线。今设一均匀带电直线，长为L，线密度为，求带电直线中垂线上一点的场强。XYOxp解：建立如图坐标系。在带电直线上任取一长为dl的电荷元，电量为，则dq在p点产生的场强矢量可分解为。由对称性分析知，全部电荷在P点的场强沿Y轴方向分量之和为零。所以总场强方向沿X轴：XYOxp统一变量将代入，得：方向：垂直于直线指向远离直线一方（）讨论：1、在近直线区，此时直线