电场和磁场一教学用讲课教案.ppt

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1、电场和磁场一教学用一、电荷与电场1、电荷的量子化1）、电荷摩擦起电：用木块摩擦过的琥珀能吸引碎草等轻小物体的现象。许多物体经过毛皮或丝绸等摩擦后，都能够吸引轻小的物体。人们就说它们带了电，或者说它们有了电荷。当物质处于电中性时，质子数＝中子数当物质的电子过多或过少时，物质就带有电荷电子过多时——物体带负电电子过少时——物体带正电电量的定义：物体所带电荷的多少叫作电量。单位：库仑(C)（一）电荷的量子化和守恒定律2）、电荷量子化1913年，密立根用液滴法从实验中测出所有电子都具有相同的电荷，而且带电体的电荷是电子电荷的整数倍。电子电量e带电体电量

2、q=ne,n=1,2,3,...电荷的这种只能取离散的、不连续的量值的性质，叫作电荷的量子化。电子的电荷e称为基元电荷，或电荷的量子。1986年国际推荐值近似值说明：电荷守恒定律适用于一切宏观和微观过程(例如核反应和基本粒子过程)，是物理学中普遍的基本定律之一。2、电荷守恒定律内容：在孤立系统中，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。1、静电场1、电场的概念电荷之间的相互作用是通过电场传递的，或者说电荷周围存在有电场。在该电场的任何带电体，都受到电场的作用力，这就是所谓的近距作用。2、电场的物质性给电场中的带电体施以力的作用。当

3、带电体在电场中移动时，电场力作功；表明电场具有能量。变化的电场以光速在空间传播，表明电场具有动量。表明电场具有动量、质量、能量，体现了它的物质性.3、静电场静止电荷产生的场叫做静电场。电荷电场电荷（二）电场电场强度2、电场强度1）、试验电荷线度足够小，小到可以看成点电荷；电量足够小，小到把它放入电场中后，原来的电场几乎没有什么变化。2）、实验在静止的电荷Q周围的静电场中，放入试验电荷q0，讨论试验电荷q0的受力情况。F与r有关，而且还与试验电荷q0有关。3）、电场强度试验电荷将受到源电荷的作用力与试验电荷电量的比值F/q0则与试验电荷无关，可以

4、反映电场本身的性质，用这个物理量作为描写电场的场量，称为电场强度（简称场强）。电场中某点的电场强度在数值上等于位于该点的单位正试验电荷所受的电场力。电场强度的方向与电场力的方向一致（当q0为正值时）。单位：N.C-1或V.m-1电场强度是电场的属性，与试验电荷的存在与否无关，并不因无试验电荷而不存在，只是由试验电荷反映。4、电场力电荷q在电场E中的电场力当q>0时，电场力方向与电场强度方向相同；当q<0时，电场力方向与电场强度方向相反。3、点电荷电场强度在真空中，点电荷Q放在坐标原点，试验电荷放在r处，由库仑定律可知试验电荷受到的电场力为点电荷

5、场强公式Q>0，电场强度E与er同向Q<0，电场强度E与er反向。说明：(1)点电荷电场是非均匀电场；(2)点电荷电场具有球对称性。+-4、电场强度叠加原理1）、电荷离散分布在点电荷系Q1,Q2,…,Qn的电场中，在P点放一试验电荷q0，根据库仑力的叠加原理，可知试验电荷受到的作用力为P点的电场强度点电荷系电场中某点的场强等于各个点电荷单独存在时在该点的场强的矢量和。这就是电场强度的叠加原理。2）、电荷连续分布++++dEdq将带电区域分成许多电荷元dq电荷体分布，dq=ρdV电荷面分布，dq=σdS电荷线分布，dq=λdl体密度面密度线密度3

6、）、电场强度的计算方法离散型连续型计算的步骤大致如下：任取电荷元dq，写出dq在待求点的场强的表达式；选取适当的坐标系，将场强的表达式分解为标量表示式；进行积分计算；写出总的电场强度的矢量表达式，或求出电场强度的大小和方向；在计算过程中，要根据对称性来简化计算过程。5、电偶极子的电场强度1）、基本概念：电偶极子：等量异号电荷+q、-q，相距为r0，它相对于求场点很小，称该带电体系为电偶极子。r0电偶极矩：电偶极子的轴：从-q指向+q的矢量r0称为电偶极子的轴2、电偶极子轴线延长线上一点的电场强度Oxr0当x>>r0时，x2-r02/4≈x2在电

7、偶极子轴线延长线上任意点的电场强度的大小与电偶极子的电偶极矩大小成正比，与电偶极子中心到该点的距离的三次方成反比；电场强度的方向与电偶极矩的方向相同。3、电偶极子中垂线上一点的电场强度当y>>r0时，y2+r02/4≈y2电偶极子中垂线上距离中心较远处一点的场强，与电偶极子的电矩成正比，与该点离中心的距离的三次方成反比，方向电矩方向相反。解：由对称性可知，p点场强只有X分量例1、均匀带电圆环轴线上一点的场强。设正电荷q均匀地分布在半径为R的圆环上。计算在环的轴线任一点p的电场强度。讨论：当求场点远大于环的半径时，方向在X轴上，正负由q的正负决定

8、。说明远离环心的场强相当于点电荷的场。P例2、均匀带电圆盘轴线上一点的场强。设圆盘带电量为q，半径为R。解：带电圆盘可看成许多同心的圆环组成，取一半径