1_場強疊加原理.ppt

內容 一 靜電場及基本性質二 穩(wěn)恒電流的電場 磁場及基本性質三 電磁感應現(xiàn)象及規(guī)律四 Maxwell電磁場方程組 思路 實驗規(guī)律 第三冊電磁學 1 對電荷的基本認識 兩種電荷 正 負 電荷量子化 chargequantization 1906 1917年 密立根用液滴法首先從實驗上證明了 微小粒子帶電量的變化不連續(xù) 一 電荷守恒定律 電荷守恒定律的表述 在一個和外界沒有電荷交換的系統(tǒng)內 正負電荷的代數(shù)和在任何物理過程中保持不變 電荷守恒定律是物理學中普遍的基本定律 電量是相對論不變量 電荷守恒定律 lawofconservationofcharge 二 庫侖定律 CoulombLaw 1785年 庫侖通過扭稱實驗得到 實驗定律 回顧 萬有引力定律及其表達式1 表述 在真空中 兩個靜止點電荷之間的相互作用力大小 與它們的電量的乘積成正比 與它們之間距離的平方成反比 作用力的方向沿著它們的聯(lián)線 同號電荷相斥 異號電荷相吸 電荷2受電荷1的力 從電荷1指向電荷2 若表示電荷1受電荷2的力 2 K的取值一般情況下物理上處理K的方式有兩種 1 如果關系式中除K以外 其它物理量的單位已經(jīng)確定那么只能由實驗來確定K值 K是具有量綱的量如萬有引力定律中的引力常量G就是有量綱的量2 如果關系式中還有別的量尚未確定單位則就令K 1 如牛頓第二定律中的K 第二種高斯制中電量的單位尚未確定 令K 1 3 SI中庫侖定律的常用形式 有理化 庫侖定律 兩種單位制 第一種國際單位制中 令 基本實驗規(guī)律宏觀 微觀均適用地磁場研究 107m 到高能電子散射 10 17m 三 電力疊加原理 施力受力 Q 如果空間存在兩個以上的點電荷時 要用疊加原理 即作用在其中一個點電荷上的力 是各個點電荷對其作用力的矢量和 2電場電場強度 早期 電磁理論是超距作用理論后來 法拉第提出近距作用并提出力線和場的概念 注意 兩個點電荷之間的作用力并不因第三個點電荷存在而有所改變 庫侖定律與電力的疊加原理是關于靜止電荷相互作用的兩基本定律 應用它們原則上可以解決靜電學中的全部問題 一 電場 electricfield 電荷周圍存在電場 帶電體或電荷之間的相互作用是通過場來傳遞的 電荷場電荷 1 電場的基本性質 對放在其內的任何電荷都有作用力 電場力對移動電荷作功 電場能使引入電場中的導體或電介質分別產(chǎn)生靜電感應現(xiàn)象或極化現(xiàn)象 2 靜電場相對于觀察者靜止的定電荷產(chǎn)生的電場是電磁場的一種特殊形式 二 電場強度 electricfieldstrength 空間帶電體 電量為Q 描述場中各點電場的強弱的物理量 電場強度 電量充分地小 線度足夠地小 試驗電荷放到場點P處 試驗電荷受力為 試驗表明 確定場點 與試驗電荷無關 電場強度定義 比值 矢量場 量綱 國際單位制 單位 或 點電荷在外場中受的電場力 三 電場強度的計算 1 點電荷的場強公式根據(jù)庫侖定律和場強的定義 球對稱 由庫侖定律 由場強定義 從源電荷指向場點 場強方向 正電荷受力方向 2 場強疊加原理任意帶電體的場強 如果帶電體由n個點電荷組成 如圖 整理后得 或 若帶電體可看作是電荷連續(xù)分布的 如圖示 把帶電體看作是由許多個電荷元組成 然后利用場強疊加原理 體電荷密度 矢量積分 面電荷密度 線電荷密度 電偶極矩 電矩 例1 電偶極子的電場 電偶極子在均勻電場中所受的力矩 例2 求一均勻帶電直線在O點的電場 已知 q a 1 2 解題步驟 選電荷元dq dl 方向如圖 取如圖示坐標軸 作變量變換 同理 當帶電直線的長度 無限長均勻帶電直線的場強 4 例3 求一均勻帶電圓環(huán)軸線上任一點x處的電場 設 q a x已知 解 將帶電環(huán)分成無數(shù)dq E 4 d 例3 求一均勻帶電圓環(huán)軸線上任一點x處的電場 設 q a x已知 解 將帶電環(huán)分成無數(shù)dq 由對稱性可知 x 例4 均勻帶電圓盤軸線上的電場 已知 q R x 解 將盤分成無數(shù)圓環(huán)如圖示 為電荷面密度 方向沿盤軸向 討論 1 當