《天線與電波傳播》課件-4庫侖定律 電場(chǎng)強(qiáng)度

天線與電波傳播波散度旋度

亥姆霍茲定理在有限區(qū)域內(nèi)V的任一矢量場(chǎng)，由它的散度、旋度和邊界條件（即限定區(qū)域V的閉合面S上的矢量場(chǎng)的分布）

唯一地確定。

亥姆霍茲定理表明：在無界空間區(qū)域，矢量場(chǎng)可由其散度及旋度確定。第二章靜電場(chǎng)為什么要學(xué)習(xí)靜電場(chǎng)？什么是靜電場(chǎng)？如何描述靜電場(chǎng)？靜電場(chǎng)有什么性質(zhì)和特點(diǎn)？本節(jié)課的主要內(nèi)容

重點(diǎn)靜電場(chǎng)：相對(duì)于觀察者靜止且量值不隨時(shí)間變化的電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)。電荷是產(chǎn)生靜電場(chǎng)的源，稱為源量。電場(chǎng)強(qiáng)度、電位等則是場(chǎng)量。用加撇的符號(hào)表示源量，用不加撇的符號(hào)表示場(chǎng)量。珠三角地區(qū)多次發(fā)生：雷雨過后，輸電桿塔附近的魚塘出現(xiàn)大量死魚用加撇的符號(hào)表示源量，用不加撇的符號(hào)表示場(chǎng)量?！袋c(diǎn)——源點(diǎn)矢量——場(chǎng)點(diǎn)——場(chǎng)點(diǎn)矢量——源點(diǎn)到場(chǎng)點(diǎn)的距離矢量

?宏觀：可以不考慮電荷量子化的事實(shí)，而認(rèn)為電荷以連續(xù)形式分布。微觀：電荷具有量子化特性，只能取離散的、不連續(xù)的量值，即電子電荷的整數(shù)倍。電子電荷的量值：e=1.60217733×10-19

(單位：C)

電荷是物質(zhì)基本屬性之一。

1897年英國科學(xué)家湯姆遜(J.J.Thomson)在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了電子。

1907—1913年間，美國科學(xué)家密立根(R.A.Miliken)通過油滴實(shí)驗(yàn)，精確測(cè)定電子電荷的量值，確認(rèn)了電荷的量子化概念。換句話說，e是最小的電荷，而任何帶電粒子所帶電荷都是e的整數(shù)倍。電荷的幾種分布形式：空間中———體分布電荷線上———線分布電荷面上———面分布電荷點(diǎn)———點(diǎn)電荷單位：C/m3

(庫/米3

)體分布電荷體電荷密度：某點(diǎn)處單位體積中的電荷量體電荷密度是個(gè)位置函數(shù)是個(gè)標(biāo)量場(chǎng)體積內(nèi)總電荷量電荷面密度:某點(diǎn)處單位面積上的電荷量單位:C/m2

(庫/米2)

曲面上的總電荷q為面分布電荷線電荷密度:某點(diǎn)處單位長(zhǎng)度上的電荷量。總電荷q為

單位:C/m(庫/米)線分布電荷電荷分布區(qū)域的幾何尺寸可忽略不計(jì)時(shí)，認(rèn)為電荷集中于一個(gè)體積趨近于零的點(diǎn)點(diǎn)電荷分布電荷守恒定律:電荷是守恒的，它既不能被創(chuàng)造，也不能被消滅，只能從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體。

電磁場(chǎng)物理模型中的基本物理量可分為源量和場(chǎng)量?jī)纱箢?。電荷電流電?chǎng)磁場(chǎng)（運(yùn)動(dòng)）

源量為電荷

和電流

，分別用來描述產(chǎn)生電磁效應(yīng)的兩類場(chǎng)源。電荷是產(chǎn)生電場(chǎng)的源，電流是產(chǎn)生磁場(chǎng)的源。庫侖（Coulomb）定律(1785年)真空中靜止點(diǎn)電荷q1對(duì)q2的作用力:

，滿足牛頓第三定律。

大小與兩電荷的電荷量成正比，與兩電荷距離的平方成反比；

方向沿q1和q2連線方向，同性電荷相排斥，異性電荷相吸引；說明：庫侖定律電場(chǎng)強(qiáng)度16電場(chǎng)力服從疊加定理

真空中的N個(gè)點(diǎn)電荷（分別位于）對(duì)點(diǎn)電荷（位于

）的作用力為qq1q2q3q4q5q6q7——

描述電場(chǎng)分布的基本物理量

電場(chǎng)強(qiáng)度矢量——試驗(yàn)正電荷

實(shí)驗(yàn)電荷（正，帶電量?。╇妶?chǎng)強(qiáng)度：?jiǎn)挝浑姾墒艿降淖饔昧Γ瑔挝慌ｎD/庫侖;與實(shí)驗(yàn)電荷是否存在無關(guān)，表征電場(chǎng)本身的物理屬性點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度是一個(gè)矢量函數(shù)，其大小等于單位正電荷在該點(diǎn)所受電場(chǎng)力的大小，其方向與正電荷在該點(diǎn)所受電場(chǎng)力方向一致。電場(chǎng)強(qiáng)度的單位是V/m（伏／米）。

N個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度

離散源分布------直接相加例1：三個(gè)點(diǎn)電荷C，C和C，分別位于

、和點(diǎn)，求坐標(biāo)原點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度

。小體積元中的電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)面密度為的面分布電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度線密度為的線分布電荷