高二物理競賽靜電場的概念課件

電磁學(xué)

電能是應(yīng)用最廣泛的能源；電磁波的傳播實(shí)現(xiàn)了信息傳遞；電磁學(xué)與工程技術(shù)各個(gè)領(lǐng)域有十分密切的聯(lián)系；電磁學(xué)的研究在理論方面也很重要。1905年愛因斯坦建立狹義相對論1865年麥克斯韋提出電磁場理論1820年奧斯特發(fā)現(xiàn)電流對磁針的作用公元前600年1831年法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)古希臘泰勒斯第一次記載電現(xiàn)象第7章真空中的靜電場靜電場----相對于觀察者靜止的電荷產(chǎn)生的電場恒定電場—不隨時(shí)間改變的電荷分布產(chǎn)生不隨時(shí)間改變的電場

兩個(gè)物理量：場強(qiáng)、電勢；

一個(gè)實(shí)驗(yàn)規(guī)律：庫侖定律；

兩個(gè)定理：高斯定理、環(huán)流定理電荷守恒定律：在一個(gè)孤立系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生的過程中，正負(fù)電荷的代數(shù)和保持不變。電荷的量子化效應(yīng)：Q=Ne7.1靜電場的概念

7.1.1電荷與電荷守恒定律電荷的種類：正電荷、負(fù)電荷電荷的性質(zhì)：同號相斥、異號相吸電荷的多少單位：庫侖符號：C電荷具有相對論不變性。7.1.2庫侖定律——真空介電常數(shù)?！獑挝皇噶?由指向?！姾蓂1作用于電荷q2的力。

真空中兩個(gè)靜止的點(diǎn)電荷之間的作用力（靜電力），與它們所帶電荷的乘積成正比，與它們之間的距離的平方成反比，作用力沿著這兩個(gè)點(diǎn)電荷的連線,同號相斥，異號相吸。討論庫侖定律包含同號相斥，異號相吸這一結(jié)果。(a)q1和q2同號，則q1q2>0,

和同向，方程說明1排斥2斥力(b)q1和q2異號，則q1q2<0,

和反向，方程說明1吸引2引力注意：只適用兩個(gè)點(diǎn)電荷之間數(shù)學(xué)表達(dá)式離散狀態(tài)連續(xù)分布

靜電力的疊加原理作用于某電荷上的總靜電力等于其他點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)作用于該電荷的靜電力的矢量和。所以庫侖力與萬有引力數(shù)值之比為

電子與質(zhì)子之間靜電力（庫侖力）為吸引力電子與質(zhì)子之間的萬有引力為

例1在氫原子中，電子與質(zhì)子的距離為5.310-11米，試求靜電力及萬有引力，并比較這兩個(gè)力的數(shù)量關(guān)系。忽略！解：由于電子與質(zhì)子之間距離約為它們自身直徑的105倍，因而可將電子、質(zhì)子看成點(diǎn)電荷。例2有—長度為2b，電荷線密度為λ的均勻帶電直線，—個(gè)點(diǎn)電荷q位于它的垂直平分線上，離開它的垂直距離為a，計(jì)算作用于點(diǎn)電荷上的力。圖11.3解

根據(jù)對稱性:由圖有和1.電場疊加性研究方法：能法—引入電勢U力法—引入場強(qiáng)對外表現(xiàn)：a.對電荷（帶電體）施加作用力b.電場力對運(yùn)動(dòng)電荷（帶電體）作功2.電場強(qiáng)度場源電荷試驗(yàn)電荷電場電荷電荷7.1.3電場電場強(qiáng)度討論(2)一總電荷為Q>0的金屬球，在它附近P點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)為。將一點(diǎn)電荷q>0引入P點(diǎn)，測得q實(shí)際受力與q之比為，是大于、小于、還是等于P點(diǎn)的(1)由是否能說，與成正比，與成反比？

場強(qiáng)疊加原理點(diǎn)電荷系連續(xù)帶電體1.點(diǎn)電荷電場7.1.4電場強(qiáng)度的計(jì)算設(shè)真空中有n個(gè)點(diǎn)電荷q1,q2,…qn，則P點(diǎn)場強(qiáng)場強(qiáng)在坐標(biāo)軸上的投影2.點(diǎn)電荷系的電場□例1．電偶極子如圖已知：q、-q、r>>l，電偶極矩求：A點(diǎn)及B點(diǎn)的場強(qiáng)解：A點(diǎn)設(shè)+q和-q

的場強(qiáng)分別為和對B點(diǎn)：結(jié)論3.連續(xù)分布電荷的電場電荷元隨不同的電荷分布應(yīng)表達(dá)為體電荷面電荷線電荷□例2

求一均勻帶電直線在O點(diǎn)的電場。已知：

a、1、2、。解題步驟1.

選電荷元5.選擇積分變量4.建立坐標(biāo)，將投影到坐標(biāo)軸上2.確定的方向3.確定的大小選θ作為積分變量

當(dāng)直線長度無限長均勻帶電直線的場強(qiáng)當(dāng)方向垂直帶電導(dǎo)體向外，當(dāng)方向垂直帶電導(dǎo)體向里。討論課堂練習(xí)求均勻帶電細(xì)桿延長線上一點(diǎn)的場強(qiáng)。已知q,L,a例3求一均勻帶電圓環(huán)軸線上任一點(diǎn)x處的電場。已知：q、R、x。yzxxpRdqryzxxpRdqr討論（1）當(dāng)?shù)姆较蜓豿軸正向當(dāng)