大物下冊課件2016版 大學物理簡明教程課件 第9章 靜電場 靜電場1

1、,靜電場(1),公元前600年前，希臘哲學家賽列斯發(fā)現(xiàn)琥珀摩擦可以吸引輕小物體。,東漢時期的王充論衡有,“頓牟掇芥，磁石引針”的記載,1820年，丹麥物理學家奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應，使電磁學的研究從電磁分離躍至電磁相互聯(lián)系的研究狀態(tài)。, 兩個里程碑,1）1831年法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應現(xiàn)象，證實了電與磁的統(tǒng)一性。,這里的頓牟即指玳瑁，意思是經(jīng)過摩擦的玳瑁可以吸引芥籽或細小的物體。,電磁學 研究電磁現(xiàn)象及其規(guī)律的科學。,麥克斯韋從理論上總結了法拉第的物理思想，用一套方程組概括實驗上發(fā)現(xiàn)的電磁規(guī)律，建立了電磁場理論，預言了光的電磁本性。相對論的問世，又將電磁學的研究推向了一個新高潮。,2）Maxwe

2、ll方程組的建立, 物體帶電 物體具有吸引輕小物體的性質。, 兩種電荷, 摩擦起電,物體之所以能帶電是因為物質具有電結構,物體失去或得到電子時，物體便帶電。,正電荷 負電荷,電荷之間的相互作用,同性相斥 異性相吸,物體帶的電荷量簡稱電量，一般用 q 或 Q 表示，單位為 庫侖，符號為C。,9.1 電場 電場強度,9.1.1 庫侖定律,（1）電荷及其性質, 電荷具有運動不變性,電荷不能創(chuàng)生,也不能消滅,只能從一個物體轉移到另一個物體; 或從物體的一部分移到另一部分,總電荷不變。,物體帶的電量 q 不能連續(xù)取值，只能是某基本電量（電子電量 e ）的整數(shù)倍。, 電荷量子化,C, 電荷守恒定律, 庫侖

3、定律, 點電荷,實際帶電體的理想化模型。當帶電體的線度與研究點之間的距離相比很小時，該帶電體就可看作點電荷。,真空中兩點電荷之間的相互作用力大小,作用力的方向：,（2）庫侖定律,同號, 與 同方向（斥力）， 異號, 與 反方向(引力)。,電磁學中常用另一常數(shù) 取代 k,稱為真空介電常數(shù)，或真空電容率。,庫侖定律只適用于點電荷；,庫侖力滿足矢量疊加原理。,注意,電荷1, 電場對外的表現(xiàn),電荷2,力的表現(xiàn)：,9.1.2 電場 電場強度,近代物理證明：電場是一種物質。它具有能量、動量和質 量。,電荷之間的相互作用通過電場進行,電場對置于其中的電荷有力的作用；,功的表現(xiàn)：,在電場中移動電荷，電場力作功

4、。,（1）電場,（2）電場強度,電場,q0,定義 P 點的電場， 引入試驗電荷 于P 點,即：電場中某點的電場強度等于單位正電荷在該點受的電場力,試驗電荷的條件：, 線度很??；, 帶電量很小,電場中某點的電場強度等于單位正電荷在該點受的電場力,是一個矢量, 方向為正電荷在該點的受力方向。,的單位：,由電場強度的定義式可以求得點電荷在電場中受到的電場力,9.1.3 場強疊加原理,電場強度簡稱“場強”,若電場是由若干個點電荷 （稱為點電荷系）共同激發(fā)的，則由靜電力的疊加原理可得電場中某點的電場強度,即. 點電荷系電場中一點的電場強度等于各點電荷單獨存在時在該點產(chǎn)生的場強的矢量和 場強的疊加原理。,

5、根據(jù)場強疊加原理，可求得任意帶電系統(tǒng)產(chǎn)生的電場。,9.1.4 電場強度的計算,（1）點電荷的場強,， 與 同方向,， 與 反方向,計算點電荷q在 處P點產(chǎn)生的場強，引入試驗電荷 于P點,受 的作用力,由電場強度的定義 ，得點電荷的場強公式,（2）點電荷系的場強,例1. 計算電偶極子中垂線上任一點 （P點） 的場強。,電偶極矩,電偶極子,一對帶等量異號電荷的點電荷相距 l 構成。,計算電偶極子中垂線上P點 的場強。,解：,（3）電荷連續(xù)分布帶電體的場強,整個帶電體在 P 點的場強,任一電荷元 在P 點的場強,帶電體看成許多電荷元 組成,上述積分是矢量積分，一般不易計算。實際中是建立坐標，把 分解為 和,計算下面兩個標量積分,結果表示成,計算下面兩個標量積分,例2. 計算一長度為 L, 帶電量為 q 的均勻帶電直線在其延長線上P點產(chǎn)生的場強。,解：,在 x 處取電荷元,取導線左端為原點, 建坐標系如圖,dq 在P 點產(chǎn)生的 大小,方向沿x正向,因為各電荷元在P點產(chǎn)生的 方向均相同，所以整條導線在 P 點的場強,的方向沿x正向,或把結果寫成：,例3 電荷 q 均勻分布在一半徑為 R 的圓環(huán)上。計算在圓環(huán)軸線上 x 處 P點的場強。,解：,在圓環(huán)上任取電荷元,d