第1次 電場,電場強(qiáng)度-1

靜電場第7章靜電場(electrostaticfield)：相對于觀察者靜止的電荷所產(chǎn)生的電場?；緝?nèi)容：1）描述靜電場的兩個基本量：電場強(qiáng)度，電勢2）描述靜電場性質(zhì)的兩個基本定理：

高斯定理，

環(huán)路定理

3)一個基本的定律：庫侖定律

2023/2/527-1電場電場強(qiáng)度一、電荷及其性質(zhì)1、電荷(electriccharge)1747年富蘭克林發(fā)現(xiàn)了電。物體所帶的電荷有兩種，分別稱為正電荷(positivecharge)、負(fù)電荷(negativecharge)。同號電荷相斥(repel)，異號電荷相吸(attract)。電荷可以由摩擦起電、靜電感應(yīng)(electrostaticinduction)產(chǎn)生。電量q：物體帶電多少的量度。單位：Coulomb歷史上約定：用絲綢摩擦的玻璃棒帶正電，用毛皮摩擦的塑料棒帶負(fù)電。

2023/2/532、電荷的量子化(chargequantization)1906～1917年，密立根（R.A.millikan)用液滴法測定了電子電荷，證明：微小粒子帶電量的變化是不連續(xù)的，它只能是基元電荷(elementarycharge)e的整數(shù)倍(integralmultiple)，即粒子的電荷是量子化的。迄今所知，電子是自然界中存在的最小負(fù)電荷，質(zhì)子是最小的正電荷。它們的帶電量都是基本電荷e。1986年的推薦值為：e=1.60217733×10-19庫侖(C)q=±ne，n=1,2,3,…

電荷量子化是個實驗規(guī)律。2023/2/543、電荷守恒定律（lawofconservationofcharge)表述：在一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)內(nèi)，正負(fù)電荷的代數(shù)和在任何物理過程中保持不變。（電荷既不能被創(chuàng)造，也不能消滅，只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體上，或從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分）地位：電荷守恒定律適用于一切宏觀和微觀過程(例如核反應(yīng)和基本粒子過程)，是物理學(xué)中普遍的基本定律之一。2023/2/55二、庫侖定律1、點電荷(pointcharge)：形狀和大小可忽略的帶電體（理想模型）當(dāng)帶電體的形狀和大小與它們之間的距離相比充分小而允許忽略時，可以將帶電體看作點電荷。表述：在真空中兩個靜止點電荷之間的作用力與它們的電荷（電量）的乘積成正比，與它們之間距離的平方成反比。作用力的方向沿著這兩個點電荷的連線。2、庫侖定律(Coulomb’s

law)（1785年）2023/2/56其中是國際單位制中的比例系數(shù)k

~8.98755×109N.m2.C-2(為真空電容率或真空介電常量)為單位矢量，

2023/2/57電荷q2受到電荷q1的作用力為：1）庫侖定律是直接從實驗總結(jié)出來的規(guī)律，適應(yīng)于

點電荷，是靜電場理論的基礎(chǔ)。2）庫侖定律與牛頓萬有引力定律類似，也不是超距

(action-at-a-distance)作用。按照現(xiàn)代物理學(xué)的觀

點，相互作用是由場以有限速度傳播的。3）適用的空間范圍為：10-17m~107m，這分別被高能電子散射實驗和人造地球衛(wèi)星研究地球磁場時所證實。

2023/2/584)作用于某電荷上的總靜電力等于其他點電荷單獨存在時作用于該電荷的靜電力的矢量和—疊加原理三、電場強(qiáng)度（重點）一、電場(electricfield)1.電荷之間的相互作用是通過電場傳遞的，或者說電荷周圍存在有電場，引入該電場的任何帶電體，都受到電場的作用力，這就是近距作用。電荷1電場1電場2電荷2激發(fā)作用作用激發(fā)2023/2/59所謂超距作用：電荷1電荷2作用作用二、電場強(qiáng)度(electricfieldintensity)試驗電荷(testcharge)：帶電量足夠小的點電荷場源電荷試驗電荷電場中某點處的電場強(qiáng)度

定義為位于該點處的單位正試驗電荷所受的力。

單位：電荷在電場中受力：

與試驗電荷無關(guān)

均勻電場：電場強(qiáng)度處處相同的電場10三點電荷的電場強(qiáng)度球?qū)ΨQ性和非均勻性2023/2/5Break11四電場強(qiáng)度的疊加原理由力的疊加原理，所受合力

點電荷

對的作用力故處總電場強(qiáng)度電場強(qiáng)度的疊加原理2023/2/512電荷連續(xù)分布情況電荷體密度點處電場強(qiáng)度2023/2/513電荷面密度電荷線密度2023/2/514體電荷分布的帶電體的場強(qiáng)面電荷分布的帶電體的場強(qiáng)線電荷分布的帶電體的場強(qiáng)

因為矢量不能直接積分，須先求出場強(qiáng)分量，

對分量積分后再迭加（關(guān)鍵點）。注意2023/2/5151.由能否說

與成正比，與成反比？

討論2.一總電量為Q>0的金屬球，在它附近P點產(chǎn)生的場強(qiáng)為。將一點電荷q>0引入P點，測得q實際受力大小F與q之比為F/q(>，<，=)P點電場強(qiáng)度的大小E0·q·2023/2/516例1、電偶極子的電場強(qiáng)度1、電偶極子：等量異號電荷+q、-q，相距為電偶極矩：2、電偶極子中垂線上一點的電場強(qiáng)度-q到+q的矢量極軸：由對稱性有

例2

正電荷q均勻分布在半徑為R的圓環(huán)上。計算在環(huán)的軸線上任一點

p的電場強(qiáng)度。解2023/2/5192023/2/520討論（1）（點電荷電場強(qiáng)度）（2）2023/2/521例3

均勻帶電薄圓盤軸線上的電場強(qiáng)度。