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1、大学医用物理05节静电场课程早期，人们通过毛皮与琥珀的摩擦和对自然界闪电的观察发现了电相互作用现象.对电的定量研究则始于库仑定律.§5-1库仑定律8/2/2021电荷是构成物质的基本粒子的一种性质,不能脱离物质而存在.只存在两种电荷——正电荷和负电荷,同种电荷相斥,异种电荷相吸.一.电荷的基本性质“渐近自由”“夸克禁闭”8/2/2021以表示电荷q1对电荷q2的作用力,q1q2q1q2表示由电荷q1指向电荷q2的单位矢量,则而电荷q2受到电荷q1的作用力为真空中两静止点电荷间作用力满足8/2/2021在国际单位制中,k写成08.8510-12C2·N-1·m
2、-2,称为真空电容率,也称为真空介电常数.库仑定律是一实验定律,其精确性已经受了各种检验,它在原子尺度内也是适用的,可正确描述电子与原子核间的作用力,而且对于原子结合成分子,原子、分子聚合成固体、液体的力也可给出正确说明.8/2/2021法拉第提出近距作用,并提出力线和场的概念.(一)电场(electricfield)存在于带电体周围空间的特殊物质。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，引入该电场的任何带电体，都受到电场的作用力，这就是所渭的近距作用。电荷电场电荷a.给电场中的带电体施以力的作用。b.当带电体在电场中移动时，电场力作功.表明
3、电场具有能量。c.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.1.电场的基本性质场源电荷建立电场的电荷静电场与观察者相对静止的场源电荷所产生的电场三.电场电场强度8/2/20212.静电场相对于观察者静止的电荷产生的电场是电磁场的一种特殊形式雷电雷电8/2/2021(二)电场强度(electricfieldintensity)电场强度是描述场中各点电场的强弱的物理量.以单位电荷在电场中的受力来描述：一空间带电体,电荷量为Q,考察P点的场强,为此引入一试验电荷q放到P处,测量试验电荷受力状况.QPq试验电荷应满足的条件
4、为电荷量充分地小线度足够地小P点处试验电荷受力为实验表明：P点比值与试验电荷无关电场强度定义为单位N/C或V/m力的单位是牛顿[N];电量的单位是库仑[C]场强单位是[N/C]。或者叫做[伏特/米]。8/2/2021点电荷在电场中受的电场力电场强度与源电荷及场点位置有关,试验电荷在此仅为辅助的工具,与电场的存在与否无关.电场是矢量场,可用一空间坐标的矢量函数表示这样的函数表达了空间中各点的电场强弱及方向,表达了电场在空间的分布.场强的叠加原理：电场中任何一点的总场强，等于各个点电荷在该点各自产生的场强的矢量和。这就是场强叠加原理。8/2/2021(三).电场强度的
5、计算1.点电荷的场强公式根据库仑定律和场强的定义由库仑定律由场强定义由上述两式得Qq试验电荷8/2/2021点电荷的电场特点：球对称;以1/r2衰减.从源电荷指向场点,r能等于0吗？场强方向为正电荷受力方向.qQ+8/2/20212多个点电荷的电场iqq对的作用力qiq2qq18/2/2021例长为l均匀带电直线,电荷线密度为,求：如图所示P点的电场强度.解：在坐标x处取一个电荷元dq该点电荷在P点的场强方向如图所示,大小为xOdxrlPax8/2/2021由于各电荷元在P点的场强方向一致,则场强大小直接相加xOdxrlPax8/2/2021电场是矢量场一.电场
6、线用一族空间曲线形象描述场强分布,通常把这些曲线称为电场线(electricfieldline)或电力线(electriclineofforce).1.规定场强方向：电场线上每一点的切线方向.场强大小：在电场中任一点,取一垂直于该点场强方向的面积元,使通过单位面积的电场线数目,等于该点场强的量值.§5-2高斯定理若面积元不垂直电场强度,电场强度与电场线条数、面积元的关系怎样？以dS表示面元的大小,d表示电场线条数,则由上面的规定可得dS由图可知：通过dS和dS电场线条数相同.为dS的法线,则dSdS2.电场线的性质电场线起始于正电荷(或无穷远处),终
7、止于负电荷(或无穷远处),不会在没有电荷处中断;两条电场线不会相交;静电场的电场线不会形成闭合曲线.这些基本性质由静电场的基本性质和场的单值性决定的.8/2/2021二.电通量(electricflux)借助电场线认识电通量按前面对电场线的规定,电通量可定义为通过任一面的电场线条数.通过任意面积元的电通量在流体一章中,用流速线来描绘流场,流场是速度的矢量场；对于电场这一矢量场,用电场线来描绘,在这一点上两者具有相似性.流场中通过任一面元的流量为与之相对应,通过任一面元的电通量就可定为通过任意曲面的电通量怎么计算？将给定曲面S分成许多个小面积元,每一面元处视为匀强电
8、场,则dS
