物理學(xué)01shy靜電場(chǎng)市公開(kāi)課金獎(jiǎng)市賽課一等獎(jiǎng)?wù)n件

第十二章靜電場(chǎng)12.1電場(chǎng)強(qiáng)度自然界存在兩種電荷---正電荷、負(fù)電荷在原子內(nèi)部電子------帶負(fù)電荷質(zhì)子------帶正電荷中子------不帶電荷質(zhì)子與電子數(shù)量相等，電性相反，對(duì)外不顯電性。同種電荷相斥，異種電荷相吸。12.1.1電荷1第1頁(yè)第1頁(yè)在真空中，兩個(gè)靜止帶電點(diǎn)電荷之間存在互相作用力，其大小與點(diǎn)電荷電量乘積成正比，與兩點(diǎn)電荷之間距離平方成反比。其方向在兩點(diǎn)電荷連線上，同號(hào)電荷相斥，異號(hào)電荷相吸。12.1.2庫(kù)侖定律1785年，法國(guó)物理學(xué)家?guī)靵?，通過(guò)試驗(yàn)辦法總結(jié)出庫(kù)侖定律：兩個(gè)點(diǎn)電荷之間互相作用力2第2頁(yè)第2頁(yè)為了以后推導(dǎo)公式以便，通常令：稱(chēng)為真空中介電常數(shù)其中：庫(kù)侖定律普通表示為：在國(guó)際單位制中點(diǎn)電荷----是物理學(xué)中又一抱負(fù)模型其中d

帶電體線度，r帶電體之間距離3第3頁(yè)第3頁(yè)兩個(gè)點(diǎn)電荷之間互相作用力不會(huì)由于其它電荷存在是否而改變。庫(kù)侖力疊加原理：當(dāng)有n個(gè)靜止點(diǎn)電荷存在時(shí)4第4頁(yè)第4頁(yè)12.1.3電場(chǎng)、電場(chǎng)強(qiáng)度電荷之間存在互相作用力，其實(shí)現(xiàn)方式，早期存在兩種觀點(diǎn):(1)超距作用----不需要時(shí)間電荷電荷(2)近距作用----需要時(shí)間早期試驗(yàn)手段不足，無(wú)法證實(shí)熟是熟非；電磁波發(fā)覺(jué)證實(shí)了后一個(gè)理論正確。電場(chǎng)電荷電荷5第5頁(yè)第5頁(yè)(1)電荷之間互相作用是通過(guò)電場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)；(2)電場(chǎng)是物質(zhì)存在一個(gè)形式，電場(chǎng)含有質(zhì)量、動(dòng)量和能量；(3)任何帶電體都在其周?chē)ぐl(fā)電場(chǎng)；(4)在電場(chǎng)中任何帶電體都受到力作用；(5)靜止帶電體激發(fā)電場(chǎng)為靜電場(chǎng)。電場(chǎng)基本概念6第6頁(yè)第6頁(yè)靜電場(chǎng)性質(zhì)引入：試驗(yàn)點(diǎn)電荷比如：用細(xì)尺測(cè)量水杯中水深度試驗(yàn)點(diǎn)電荷條件：(1)線度必須足夠小----研究電場(chǎng)中某點(diǎn)性質(zhì)(2)電量必須足夠小----原有電場(chǎng)不受影響為了敘述以便，取為正電荷研究靜止電荷Q周?chē)o電電場(chǎng)性質(zhì)7第7頁(yè)第7頁(yè)定義：所在點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度(3)、Q稱(chēng)為場(chǎng)源電荷(1)、是描寫(xiě)電場(chǎng)本身性質(zhì)物理量，與無(wú)關(guān)。(4)、試驗(yàn)點(diǎn)電荷在電場(chǎng)中所受力能夠表示為說(shuō)明：(2)、是矢量大小為該點(diǎn)單位點(diǎn)電荷所受力方向?yàn)樵擖c(diǎn)正電荷受力方向物理意義：?jiǎn)挝徽姾稍陔妶?chǎng)中所受力8第8頁(yè)第8頁(yè)9第9頁(yè)第9頁(yè)當(dāng)場(chǎng)源電荷由多個(gè)點(diǎn)電荷構(gòu)成時(shí)，所受合力多個(gè)點(diǎn)電荷在空間某點(diǎn)激發(fā)電場(chǎng)強(qiáng)度等于各點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)激發(fā)場(chǎng)強(qiáng)矢量和。12.1.4電場(chǎng)強(qiáng)度疊加原理10第10頁(yè)第10頁(yè)1、點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)12.1.5電場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算11第11頁(yè)第11頁(yè)2、點(diǎn)電荷系中場(chǎng)強(qiáng)12第12頁(yè)第12頁(yè)當(dāng)時(shí)，轉(zhuǎn)化為積分3、任意形狀帶電體場(chǎng)強(qiáng)對(duì)任意電荷元在P點(diǎn)產(chǎn)生電場(chǎng)帶電體能夠看作是連續(xù)分布點(diǎn)電荷系13第13頁(yè)第13頁(yè)12.1.6電場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算舉例----電偶極子場(chǎng)強(qiáng)1、電偶極子定義：電偶極矩（電矩）當(dāng)時(shí)，稱(chēng)為電偶極子14第14頁(yè)第14頁(yè)2、電偶極子延長(zhǎng)線上場(chǎng)強(qiáng)由于15第15頁(yè)第15頁(yè)3、電偶極子中垂線上場(chǎng)強(qiáng)由于條件16第16頁(yè)第16頁(yè)在電場(chǎng)中電偶極子受到力矩作用，會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。4、外電場(chǎng)中電偶極子由于電偶極子l很小，因此正負(fù)電荷所在點(diǎn)電場(chǎng)能夠認(rèn)為相等。兩力大小相等，方向相反，作用在不同直線上，合力為零，合力矩不為零。17第17頁(yè)第17頁(yè)真空中均勻帶電直線電場(chǎng)選坐標(biāo)系如圖，距O點(diǎn)為l小段在P點(diǎn)產(chǎn)生場(chǎng)強(qiáng)例題-1設(shè)：直線均勻帶電Q，長(zhǎng)為L(zhǎng)，場(chǎng)點(diǎn)P與直線垂直距離為a，與兩端夾角令統(tǒng)一變量18第18頁(yè)第18頁(yè)同樣：由幾何關(guān)系，變量統(tǒng)一到θ19第19頁(yè)第19頁(yè)積分當(dāng)帶電直線無(wú)限長(zhǎng)時(shí)則20第20頁(yè)第20頁(yè)均勻帶電細(xì)圓環(huán)軸線上電場(chǎng)強(qiáng)度設(shè)：圓環(huán)半徑R，帶電q例題-221第21頁(yè)第21頁(yè)由對(duì)稱(chēng)性知轉(zhuǎn)化為點(diǎn)電荷電場(chǎng)當(dāng)22第22頁(yè)第22頁(yè)均勻帶電圓盤(pán)軸線上電場(chǎng)強(qiáng)度，已知：由上題結(jié)果，取半徑為r，寬度為dr圓環(huán)，在P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為dE例題-323第23頁(yè)第23頁(yè)討論：對(duì)無(wú)限大帶電平板24第24頁(yè)第24頁(yè)1、庫(kù)侖定律點(diǎn)電荷之間作用力不會(huì)由于其它電荷存在是否而改變。小結(jié)：2、庫(kù)侖力疊加原理3、靜電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)4、點(diǎn)電荷在電場(chǎng)中受力25第25頁(yè)第25頁(yè)5、電場(chǎng)強(qiáng)度疊加原理(1)、點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)(2)、點(diǎn)電荷系場(chǎng)強(qiáng)6、電場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算(3)、任意形狀帶電體場(chǎng)強(qiáng)26第26頁(yè)第26頁(yè)電偶極子電偶極矩電偶極子延長(zhǎng)線上場(chǎng)強(qiáng)電偶極子中垂線上場(chǎng)強(qiáng)7、電場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算例子外電場(chǎng)中電偶極子(1)、電偶極子27第27頁(yè)第27頁(yè)有限長(zhǎng)帶電直線無(wú)限長(zhǎng)帶電直線(2)、均勻帶電直線電場(chǎng)強(qiáng)度(3)、均勻帶電細(xì)園環(huán)軸線上電場(chǎng)強(qiáng)度2