最新电偶极子的电场幻灯片.ppt

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1、电偶极子的电场本世纪初,一系列作为狭义相对论基础的实验事实,否定了“以太”存在,提出了场的概念,认为带电体周围存在电场,其他带电体所受电力是电场给予的.电荷电荷场场是一种客观存在,是物质的一种形态静电场对外表现有:(1)引入电场中的任何带电体都将受到电场所作用的力(2)电场使引入电场中的导体或电介质产生静电感应或极化现象(3)带电体在电场中移动时,电场对带电体作功,表示电场有能量电场强度电场中任一处电场的性质,可引入试验正电荷来进行研究试验电荷应满足:(1)电荷量足够小,不影响原电场(2)几何线度充分小,可祝为点电荷将放入场中不同点,所受力

2、的大小和方向一般不同,说明场是空间分布若放置在同一点,增加一倍,电场力F也增加一倍,即:常矢量说明这个常矢量只与电场中处位置有关,而与的大小.正负无关,它反映了各确定点电场本身的性质定义:电场强度若即E的大小与方向等于单位正电荷在该点所受的力的大小与方向的单位是或例1.电偶极子（electricdipole）的场强电偶极子：×Pr>>l·-ql+q·点电荷所组成的电荷系一对靠得很近的等量异号的电偶极子是个相对的概念，它也是一种实际的物理模型（如有极分子）。求电偶极子中垂线和延长线上点的场强。xyo解：（1）求延长线上点的场强讨论电偶极矩电偶

3、极矩的方向为负电荷指向正电荷（2）解：中垂线上点的场强根据对称性有：讨论说明：（1）电偶极子的电场（2）电偶极子应用广泛，如原子分子物理，无线电物理中应用极大例2、求均匀带电细棒中垂面上电强的分布xyopxx+dx解：设棒长带电量为q如图建立坐标，考察中垂面上任一点p，根据对称性，带电棒电荷在p点的场强在x方向为零，合成的场强只有在y方向的分布。则电荷密度为棒上dx电荷元所产生的场强为讨论例3、求均匀带电圆环中心轴上任意点的场强xyzoRdq解：已知圆环半径R，带电量q如图建立坐标系，取电荷元P电荷元在P点场强整个带电圆环在P的场强电荷分布

4、关于x轴对称方向为x轴讨论相当于点电荷电场例4、求均匀带电圆盘的中心轴线上的场强xyzx解：设圆盘的半径为R，带电量为q把圆盘分成若干细圆环：利用上例结果可得电荷元整个圆盘在中心轴线上的场强为：方向为x轴讨论：上述结论可推广（1）均匀带电环形板中心轴线上的场强R1R2（2）带圆孔的均匀带电无限大平板中心轴线上的场强（3）无限大带电平板外任一点的场强例5、计算电偶极子在均匀电场中所受的力矩解：电荷产生电场，电场对电荷施加电场力o正电荷受力负电荷受力正负电荷受力作用线不同，因而形成一力偶矩对于偶极子中点oWhy?§1.5电场线1.5.1.电场线

5、（线）1.线上某点的切向线切线2.线的密度给出的大小。即为该点的方向；为形象地描写场强的分布，引入线。带正电的点电荷电偶极子均匀带电的直线段几种电荷的线分布：1.5.2静电场中的电力线性质:不形成闭合曲线,不中断,起自正电荷,止于负电荷任何两条电力线不会相交电力线疏密表示场强的大小几种电荷的线分布的实验现象：单个点电极正负点电极两个同号的点电极单个带电平板电极分别带正负电的平行平板电极带异号电荷的点电极和平板电极“怒发冲冠”1.4.1电通量定义:通过任一给定面积的电力线条数称为通过该面积的电通量,用e表示。在均匀电场中,通过面积S⊥的

6、电通量为e=E×S⊥通过任一平面S的电通量为e=E×S×cos注意：1.Фe是对面而言，不是点函数。2.Фe是代数量，有正、负（见后）。§1.4高斯定理在非均匀电场中,通过任一面积S的电通量为通过任一封闭面S的电通量为对闭合曲面，约定以向外为正方向。在电力线穿出处,<900……电通量为正，在电力线穿入处,>900……电通量为负。注意：的大小和方向，1<900，电通量为正2>900，电通量为负121.4.2高斯定律（Gauss’sLaw）高斯定律是反映静电场性质的一个基本定律。它是关于静电场中闭合曲面的电通量的定律。高斯

7、定律的表述:在真空中的静电场内,通过任意闭合曲面（称为高斯面）的电通量，等于该曲面所包围电量的代数和除以0,即Sq内（S）为处的注意：高斯面上各点都有自己的；公式中高斯定理的证明证明可按以下四步进行：1.求以点电荷为球心的球面的Φe由此可知：点电荷电场对球面的e与r无关，即各球面的e连续点电荷的线连续。rS0qS0qSSq2.求点电荷场中任意曲面的电通量e=q在S内；0，q在S外。3.求点电荷系电场中任意闭合曲面的电通量（S外）Sqiqj（S内）4.将上结果推广至任意连续电荷分布四.几点说明1.高斯定理是

8、平方反比定律的必然结果；2.由的值决定，与分布无关；3.是总场强，它由q内和q外共同决定；4.高斯面为几何面，q内和q外总能分清；5.高斯定理也适用于变化电场；VdvS高斯定理给