物理學(xué)(祝之光) 靜電場(chǎng)1學(xué)習(xí)資料

第六章靜電場(chǎng)相對(duì)于觀察者靜止的電荷稱為靜電荷，靜電荷在它周圍空間激發(fā)的電場(chǎng)稱為靜電場(chǎng)。本章重點(diǎn)介紹描述靜電場(chǎng)性質(zhì)的兩個(gè)基本量：電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)；描述靜電場(chǎng)規(guī)律的兩個(gè)基本定理：高斯定理與環(huán)路定理。特別介紹了應(yīng)用高斯定理求解分布對(duì)稱的靜電場(chǎng)。對(duì)稱性分析已成為現(xiàn)代物理學(xué)的一種基本分析方法，在本章中，我們將適當(dāng)?shù)慕榻B對(duì)稱性的意義及利用對(duì)稱性分析問(wèn)題的方法。本章所涉及的內(nèi)容，就思維方法而言，對(duì)整個(gè)電磁學(xué)都具有典型的意義。作業(yè):習(xí)題6-5,6-8,6-12,6-24,6-30。9.1電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度1.電荷（1）電荷分正負(fù)兩類，同類電荷相互排斥，異類電荷相互吸引。電子、質(zhì)子、中子內(nèi)部電荷分布（2）電荷的量子性e=-1.602176487(40)×10-19C（3）電荷的守恒性2.庫(kù)侖定律思考：兩帶電體之間的相互作用力與什么有關(guān)？

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--------------------解答：兩帶電體的帶電量、形狀、之間距離、電荷分布。+-點(diǎn)電荷：如果一個(gè)帶電體自身的幾何線度比它與其他帶電體之間的距離要小的多，這樣，在研究它與其他帶電體的相互作用的時(shí)候，可以把它當(dāng)作一個(gè)幾何點(diǎn)處理。

1785年庫(kù)侖(CharlesAugustindeCoulomb1736-1806)通過(guò)扭秤實(shí)驗(yàn)總結(jié)出了真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷的相互作用規(guī)律，即庫(kù)侖定律。（1）同號(hào)電荷相互排斥，異號(hào)電荷相互吸引；（2）作用力沿兩點(diǎn)電荷的連線；（3）力的大小正比于兩點(diǎn)電荷電量的乘積；（4）力的大小反比于兩點(diǎn)電荷之間距離的平方。q2q1r12=r1-r2F12r2r13.電場(chǎng)electricfield

首先要回答的問(wèn)題：電荷與電荷之間的相互作用力是如何發(fā)生的？（庫(kù)侖定律并沒(méi)有回答）超距作用：靜電力的傳輸不需要媒質(zhì)、不需要時(shí)間。電荷

電荷近距作用：靜電力的作用需要通過(guò)媒質(zhì)以一定的有限速度傳遞過(guò)去。電荷

媒質(zhì)

電荷實(shí)驗(yàn)證明近距作用的觀點(diǎn)是正確的，靜電力傳輸?shù)拿劫|(zhì)就是電場(chǎng)。電場(chǎng)也是一種物質(zhì)，具有物質(zhì)的一般屬性——具有能量、動(dòng)量、質(zhì)量。4.電場(chǎng)強(qiáng)度

（1）作用：從力的角度描述電場(chǎng)的強(qiáng)弱。（2）定義：假設(shè)在某電場(chǎng)中放入一試探電荷q0，試探電荷是一個(gè)電量足夠小的點(diǎn)電荷，它的存在不會(huì)影響到原電場(chǎng)的分布。Fq0E即電場(chǎng)內(nèi)任意一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度在數(shù)值上等于一個(gè)單位電量的電荷在該點(diǎn)受到的作用力，電場(chǎng)強(qiáng)度的方向與正電荷在該點(diǎn)受力的方向相同。5.場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算（1）點(diǎn)電荷q1：根據(jù)庫(kù)侖定律（2）點(diǎn)電荷組：場(chǎng)強(qiáng)疊加原理（3）連續(xù)帶電體qpdqrdE把連續(xù)帶電體分割成學(xué)多足夠小的電荷元dq，每個(gè)電荷元可看成點(diǎn)電荷。則，dq在p點(diǎn)激發(fā)的場(chǎng)強(qiáng)為：總場(chǎng)強(qiáng)為：例題：一根長(zhǎng)為l，均勻帶電q的細(xì)棒AB，求其延長(zhǎng)線上距B端為a的P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E。ABlPaOxll+axdxdE解：（1）建立一個(gè)適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系（2）將棒分割成足夠短的許多小段，小段長(zhǎng)為dx,dx上所帶電量為dq，dq對(duì)點(diǎn)可視為點(diǎn)電荷。dq=qdx/l（3）分析任意一位置x，一小段棒dx上的電荷dq在點(diǎn)a產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)

dE（將dE對(duì)x軸投影）（4）根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)疊加原理求整個(gè)棒上電荷對(duì)a點(diǎn)產(chǎn)生的總場(chǎng)強(qiáng)E若為q正，場(chǎng)強(qiáng)E沿x軸正向，反之沿x軸負(fù)向。例2：求均勻帶電圓環(huán)軸線上任意一點(diǎn)P的電場(chǎng)強(qiáng)度。設(shè)圓環(huán)半徑為R，帶電量為+q，P點(diǎn)到環(huán)心的距離為a。解：——僅其x軸分量有效9.2靜電場(chǎng)的高斯定理一.電通量

1.定義：通過(guò)電場(chǎng)中某一個(gè)面的電場(chǎng)線條數(shù)。

2.表達(dá)式：設(shè)勻強(qiáng)電場(chǎng)，且S⊥Eqnn'ES'Sq若S'與E的夾角為θ，則：若為非勻強(qiáng)場(chǎng)，任意曲面，則可用微元法求f3.

規(guī)定閉合曲面的法線由內(nèi)向外二.高斯定理1.導(dǎo)出：特例，求點(diǎn)電荷q的fe。如圖，封閉面為球面，q在球心。+rqEdS2.推廣，對(duì)任意閉合曲面的電通量為：例題1.球形均勻帶電體的場(chǎng)強(qiáng)分布。例2.求無(wú)限長(zhǎng)均勻帶電的圓柱體E的分布，電荷體密度ρ例3、無(wú)限大均勻帶電平面的電場(chǎng)強(qiáng)度

面電荷密度為±s的一對(duì)極板？高斯定理應(yīng)用小結(jié)：1：根據(jù)電荷分布的對(duì)稱性分析場(chǎng)強(qiáng)分布的對(duì)稱性；2：構(gòu)建一個(gè)合適的高斯面