第6章-1真空中静电场1(电场强度).ppt

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1、电磁学1目录第6章静电场第7章稳恒电流的磁场第8章电磁感应与电磁场2第6章静电场§1库仑定律§2电场电场强度§3静电场的高斯定理§4静电场的环路定理电势3§1库仑定律一、基本认识二、库仑定律41.对电荷的基本认识两种－－正负电荷量子化§1库仑定律一、基本认识52.基本实验规律1）电荷守恒定律2）电力叠加原理3）库仑定律从施力电荷指向受力电荷6二、库仑定律1785年，库仑通过扭称实验得到。1.表述在真空中，两个静止点电荷之间的相互作用力大小，与它们的电量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比；作用力的方向沿着它们的联线，同号电荷相斥，异号电荷相吸。7从施力

2、电荷指向受力电荷若两电荷同号斥力若两电荷异号吸引力方向方向82.物理上如何处理K的取值一般情况下根据单位制来处理K的取值问题：1)如果关系式中除K以外，其它物理量的单位已经确定，那么只能由实验来确定K值。K是具有量纲的量如万有引力定律中的引力常量G2)如果关系式中尚有别的量未确定单位，为了使定律的形式简捷就令K=1。K是无量纲的量如牛顿第二定律中的K9第二种高斯制中当时电量的单位尚未确定令K=1库仑定律的形式简单库仑定律中的K有两种取法第一种国际单位制中10施力受力3.SI中库仑定律的常用形式令真空中的介电常数或真空电容率11§2电场电场强度一、电场

3、二、电场强度三、电场强度的计算12早期：电磁理论是超距作用理论后来:法拉第提出近距作用并提出力线和场的概念一、电场(electricfield)电荷周围存在电场1.电场的宏观表现对放其内的任何电荷都有作用力电场力对移动电荷作功（电场强度）（电势）132.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二、电场强度电量为Q的带电体在空间产生电场描述场中各点电场强弱的物理量是电场强度14思考试验电荷必须满足两小：电量充分地小线度足够地小试验电荷放到场点P处，试验电荷受力为试验表明：确定场点比值与试验电荷无关电场强度定义定义方法：为什么？15讨论1)

4、2)矢量场3)SI中单位4)电荷在场中受的电场力点电荷在外场中受的电场力或一般带电体在外场中受力16三、电场强度的计算1.点电荷Q的场强公式要解决的问题是：场源点电荷Q的场中各点电场强度。解决的办法：根据库仑定律和场强的定义。由库仑定律有，首先，将试验点电荷q放置场点P处171)球对称由库仑定律由场强定义讨论2)场强方向：正电荷受力方向由上述两式得182.场强叠加原理任意带电体的场强1）如果带电体由n个点电荷组成，如图由电力叠加原理由场强定义整理后得或根据电力叠加原理和场强定义192）如果带电体电荷连续分布，如图把带电体看作是由许多个电荷元组成，然后利用场

5、强叠加原理求解。P20体电荷密度面电荷密度线电荷密度电荷密度21例1电偶极子的场首先看一对相距为l的等量异号点电荷的电场强度：根据场强叠加原理：22若从电荷连线的中点向场点P画一位矢且满足：r>>l的条件，则这一对等量异号点电荷叫做电偶极子(electricdipole)描述的物理量是电偶极矩(electricmoment)，定义式：方向：从负点电荷指向正点电荷23再利用电偶极子必须满足r>>l的条件得：电偶极子的场强：由一对等量异号点电荷的场出发：24特殊情况：1）连线上，正电荷右侧一点P的场强25中垂线上的一点26解：建坐标如图例2长为l的均匀带电直线

6、，电荷线密度为求：如图所示P点的电场强度在坐标x处取一长度为dx的电荷元电量为电荷元到场点P距离为r27电荷元dx在P点的场强方向如图所示大小为28各电荷元在P点的场强方向一致场强大小直接相加自解方向：导线延线29例3均匀带电圆环轴线上的场解：在圆环上任取电荷元由对称性分析知垂直x轴的场强为030若x>>R，则过渡到点电荷的公式说明：点电荷模型使用的条件31例4求电偶极子在电场中的力和力矩如图，解：正负电荷受力：系统质心速度不变各力对质心的力矩该力矩总是使电矩转向场强的方向32点电荷电偶极子无限长带电线(柱面柱体）无限大带电面（板）r>>dr>>l

7、r<