大學物理靜電場課件公開課一等獎課件省賽課獲獎課件

第八章靜止電荷電場主要內(nèi)容描述靜電場兩個基本物理量：電場強度和電勢靜電場兩個基本定理：高斯定理和環(huán)流定理電勢與電場關系

相對于觀測者為靜止電荷稱為靜電荷。它在空間所產(chǎn)生場為靜電場，它是電磁場一種特殊狀態(tài)。重點討論真空中靜電場。第1頁電互相作用庫侖定律靜電場穩(wěn)恒電場電場強度電通量高斯定理環(huán)路定理電勢靜電場基本性質(zhì)與帶電粒子互相作用導體靜電平衡電位移矢量介質(zhì)中高斯定理電介質(zhì)極化電場能靜電力疊加原理電容構造框圖第2頁重點真空中庫侖定律點電荷概念電場強度矢量場強疊加原理難點電場強度矢量計算（疊加法）第3頁§8.1靜電基本性質(zhì)一、電荷極性電荷概念

把帶電體所帶電稱為電荷。正電荷和負電荷物體帶電辦法++AB++AB++AB①、接觸起電（電荷轉移，電子轉移）②、感應起電+AB-+C-+AB+C③、摩擦起電第4頁二、電荷守恒性

在一種孤立帶電系統(tǒng)中（即沒有凈電荷通過其界面），無論發(fā)生如何物理過程，系統(tǒng)所具有正負電荷電量代數(shù)和總是保持不變?！姾墒睾愣呻姾蛇\動不變性

一種電荷電量與它運動狀態(tài)無關，即系統(tǒng)所帶電荷與參照系選用無關。物體帶電本質(zhì)

兩種物體間發(fā)生了電子轉移。即一物體失去電子帶正電，另一物體得到電子帶負電。三、電荷量子性電量

電荷量子性密立根油滴試驗第5頁四、庫侖定律電性力

同號電荷相斥，異號電荷相吸。這種互相作用稱為電性力。1785年

法國物理學家?guī)靵觯–.A.Coulomb）扭秤試驗點電荷（抱負模型）

當帶電體大小和帶電體之間距離相比很小時，這種帶電體就可看作點電荷。（忽視其形狀和大小）真空中庫侖定律矢量式：第6頁目標：使背面大量電磁學公式不出現(xiàn)因子。引入真空電容率(1986年推薦值)：第7頁P?q0q1???q2qN?Qdqq0?P②、帶電體------矢量積分①、點電荷系------矢量和(平行四邊形法則)庫侖力符合矢量疊加性那么電荷之間作用是通過什么作用呢？第8頁§8.2電場和電場強度一、電場場論觀點（法拉第）

沒有物質(zhì)，物體之間互相作用是不也許發(fā)生。根據(jù)場論觀點：（1）特殊媒介物質(zhì)——電場互相作用電荷電荷電場電荷電荷電場激發(fā)電場力（2）電場力（3）電場是物質(zhì)一種特殊形態(tài)，不但存在于帶電體內(nèi)，并且存在于帶電體外，彌漫在整個空間。第9頁靜電場

靜止電荷周圍電場稱為靜電場（該電荷稱為場源電荷）。（1）靜電場僅是電磁場一種特殊形態(tài)。（2）電磁場與實物物質(zhì)同樣具有質(zhì)量、能量、動量等。（3）電磁場可同步在空間疊加。靜電場主要體現(xiàn)用、來分別描述靜電場上述兩項性質(zhì)（1）場中任何帶電體都受電場力作用—

動量傳遞（2）帶電體在電場中移動時，場對帶電體做功—能量傳遞(3)靜電場對放在其中導體有感應作用，對置于其中電介質(zhì)有極化作用第10頁二、電場強度場源電荷：產(chǎn)生電場點電荷、點電荷系、或帶電體.引入試驗電荷——點電荷（電量足夠小，不影響原電場分布）定義：電場強度（場強）

電場中某點電場強度在量值上等于放在該點單位正試驗電荷所受電場力，其方向與正試驗電荷受力方向一致。第11頁一般情況：——（為空間矢量點函數(shù)。）單位（SI）：1、點電荷場強根據(jù)庫侖定律，有+q-q本章重點第12頁2、點電荷系場強

設場源由

n

個點電荷組成，作用在場中某點P處試驗電荷上力為各點電荷所產(chǎn)生力矢量和。場強疊加原理第13頁分量式：大?。悍较颍?/p>

點電荷系在某點產(chǎn)生場強，等于每一種點電荷單獨存在時在該點分別產(chǎn)生場強矢量和?！獔鰪姱B加原理點電荷系電場強度公式第14頁電荷體密度電荷面密度電荷線密度3、電荷連續(xù)分布帶電體場強分布P第15頁三.計算場強分布基本辦法由定義求.由高斯定理求.計算辦法由點電荷公式和疊加原理求.由與關系求.基本辦法：已知場源電荷分布將帶電體當作許多點電荷集合標準上可求出任意場源電荷場強分布點電荷場強公式和場強疊加原理第16頁2.點電荷系1.點電荷場強公式3.連續(xù)帶電體球?qū)ΨQ分布第17頁例1.電偶極子電場是由電介質(zhì)極化，電磁波發(fā)射、接收，中性原子間互相作用……總結出抱負模型.分子分子無外場電偶極子：相距很近等量異號電荷描述其性狀－電偶極矩：第18頁求電偶極子軸線延長線上場強A

場強-qqlXAxo解：E+E-第19頁計算電偶極子中垂線上任一點B場強。

-qqlrBEBE+E-解：由于r>>l因此第20頁例2.均勻帶電細棒電場。已知：電荷線密度場點求：

解：建立坐標系取方向：與+x

夾角為大小：第21頁各電荷元在P點場強方向不一樣，應當用分量積分：統(tǒng)一變量：第22頁得：討論：對接近直線場點如何？第23頁即抱負模型—無限長帶電直線場強公式：練習：如圖所示已知：求：AB所受無限長帶電直線力由對稱性可知場強方向垂直于帶電直線。第24頁解：建立如圖坐標.在AB上坐標x處取電荷元無限長帶電直線在x處場強dq受力大小：寫成矢量式：指向取決于是同號還是異號.第25頁

例3.均勻帶電細圓環(huán)軸線上電場求：已知：，場點第26頁各電荷元在P

點方向不一樣，分布于一種圓錐面上，將分解為平行于x

軸分量和在垂直于x

軸平面內(nèi)分量由分布對稱性可知第27頁討論：環(huán)心處第28頁例4、求均勻帶電圓盤軸線上任一點電場。已知：q，R，xRrdr解：由例3均勻帶電圓環(huán)軸線上一點電場xP第29頁討論：１.當<<xR可視為點電荷電場第30頁２.當xR>>無限大均勻帶電平面場強，勻強電場第31頁ⅠⅡⅢ三個區(qū)域電場強度E=？

用兩個平行帶電板接近后，在兩極板之間就得到均勻電場，這就是取得勻強電場辦法。第32頁例4、無限大帶正電平面上有一種半徑為R園洞，求平面外軸線上一點P場強。PxR解：用挖補法所求P點場強可以為是無限大帶正電平面在P點產(chǎn)生場強，與半徑為R帶負電圓面在P點產(chǎn)生場強失量疊加。第33頁PxR方向→方向←第34頁電場強度小結電場強度定義：