大學(xué)物理靜電場課件.ppt

1、第三篇 電磁學(xué),第八章 靜止電荷的電場,主要內(nèi)容 描述靜電場的兩個基本物理量：電場強(qiáng)度 和電勢 靜電場的兩個基本定理：高斯定理和環(huán)流定理 電勢與電場的關(guān)系,相對于觀察者為靜止的電荷稱為靜電荷。它在空間所產(chǎn)生的場為靜電場，它是電磁場的一種特殊狀態(tài)。重點(diǎn)討論真空中的靜電場。,結(jié)構(gòu)框圖,重點(diǎn) 真空中的庫侖定律 點(diǎn)電荷的概念 電場強(qiáng)度矢量 場強(qiáng)疊加原理 難點(diǎn) 電場強(qiáng)度矢量的計算（疊加法）,8.1 靜電的基本性質(zhì),一、電荷的極性 電荷的概念 把帶電體所帶的電稱為電荷。 正電荷和負(fù)電荷,物體帶電的方法,、接觸起電（電荷的轉(zhuǎn)移，電子的轉(zhuǎn)移）,、感應(yīng)起電,、 摩擦起電,二、電荷的守恒性 在一個孤立的帶電系統(tǒng)中

2、（即沒有凈電荷通過其界面），無論發(fā)生怎樣的物理過程，系統(tǒng)所具有的正負(fù)電荷電量的代數(shù)和總是保持不變。電荷的守恒定律 電荷的運(yùn)動不變性 一個電荷的電量與它的運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)，即系統(tǒng)所帶電荷與參考系的選取無關(guān)。,物體帶電的本質(zhì) 兩種物體間發(fā)生了電子的轉(zhuǎn)移。即一物體失去電子帶正電，另一物體得到電子帶負(fù)電。,三、電荷的量子性 電量 電荷的量子性,密立根油滴實(shí)驗(yàn),四、庫侖定律 電性力 同號電荷相斥，異號電荷相吸。這種相互作用稱為電性力。 1785年 法國物理學(xué)家?guī)靵觯–.A.Coulomb）扭秤實(shí)驗(yàn) 點(diǎn)電荷（理想模型） 當(dāng)帶電體的大小和帶電體之間的距離相比很小時，這種帶電體就可看作點(diǎn)電荷。（忽略其形狀和大?。?/p>

3、,真空中的庫侖定律,矢量式：,、帶電體 -矢量積分,、點(diǎn)電荷系 - 矢量和 (平行四邊形法則),庫侖力符合矢量疊加性,那么電荷之間的作用是通過什么作用的呢？,8.2 電場和電場強(qiáng)度,一、電場 場論觀點(diǎn)（法拉第） 沒有物質(zhì)，物體之間的相互作用是不可能發(fā)生的。,根據(jù)場論觀點(diǎn)： （1）特殊媒介物質(zhì)電場,（2）電場力,（3）電場是物質(zhì)的一種特殊形態(tài)，不僅存在于帶電體內(nèi)，而且存在于帶電體外，彌漫在整個空間。,靜電場 靜止電荷周圍的電場稱為靜電場（該電荷稱為場源電荷）。,（1）靜電場僅是電磁場的一種特殊形態(tài)。 （2）電磁場與實(shí)物物質(zhì)一樣具有質(zhì)量、能量、動量等。 （3）電磁場可同時在空間疊加。,靜電場的重要

4、表現(xiàn),二、電場強(qiáng)度 場源電荷：產(chǎn)生電場的點(diǎn)電荷、點(diǎn)電荷系、或帶電體. 引入試驗(yàn)電荷 點(diǎn)電荷（電量足夠小，不影響原電場分布）,定義：電場強(qiáng)度（場強(qiáng)）,電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度在量值上等于放在該點(diǎn)的單位正試驗(yàn)電荷所受的電場力，其方向與正試驗(yàn)電荷受力方向一致。,單位（SI）：,1、點(diǎn)電荷的場強(qiáng),根據(jù)庫侖定律，有,本章的重點(diǎn),2、點(diǎn)電荷系的場強(qiáng),設(shè)場源由 n 個點(diǎn)電荷 組成，作用在場中某點(diǎn)P 處試驗(yàn)電荷 上的力 為各點(diǎn)電荷所產(chǎn)生的力 的矢量和。,場強(qiáng)疊加原理,分量式：,點(diǎn)電荷系在某點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)，等于每一個點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時在該點(diǎn)分別產(chǎn)生的場強(qiáng)的矢量和。場強(qiáng)疊加原理,點(diǎn)電荷系的電場強(qiáng)度公式,電荷體密度,電荷面

5、密度,電荷線密度,3、電荷連續(xù)分布帶電體的場強(qiáng)分布,P,三. 計算場強(qiáng) 分布的基本方法,2.點(diǎn)電荷系,1.點(diǎn)電荷場強(qiáng)公式,球?qū)ΨQ分布,例1. 電偶極子的電場,求電偶極子軸線延長線上的場強(qiáng)A 的場強(qiáng),解：,計算電偶極子中垂線上任一點(diǎn)B的場強(qiáng)。,解：,因?yàn)閞l,所以,例2. 均勻帶電細(xì)棒的電場。 已知：電荷線密度 場點(diǎn) 求：,各電荷元在P 點(diǎn)場強(qiáng)方向不同，應(yīng)該用分量積分：,統(tǒng)一變量：,得：,討論：對靠近直線場點(diǎn)如何？,即理想模型無限長帶電直線場強(qiáng)公式 ：,dq 受力大?。?各電荷元在P 點(diǎn) 方向不同，分布于一個圓錐面上， 將 分解為平行于x 軸的分量 和在垂直于x 軸平面內(nèi)的分量,討論：環(huán)心處,例4、求均勻帶電圓盤軸線上任一點(diǎn)的電場。 已知：q，R，x,解：由例3均勻帶電圓環(huán)軸線上一點(diǎn)的電場,討論：,可視為點(diǎn)電荷的電場,無限大均勻帶電平面的場強(qiáng)，勻強(qiáng)電場,三個區(qū)域的電場強(qiáng)度E=？,用兩個平行帶電板靠近后，在兩極板之間就得到均勻電場，這就是獲得勻強(qiáng)電場的方法。,例4、無限大帶正電平面上有一個半徑為R 的園洞，求平面外軸線上一點(diǎn)P的場強(qiáng)。,解：用挖補(bǔ)法,所求P點(diǎn)的場強(qiáng)可認(rèn)為是無限大帶正電平面在P點(diǎn)產(chǎn)生場強(qiáng) ，與半徑為R的帶負(fù)電圓面在P點(diǎn)產(chǎn)生場強(qiáng) 的失