1,場(chǎng)強(qiáng)疊加原理.ppt

1、內(nèi)容： 一.靜電場(chǎng)及基本性質(zhì) 二.穩(wěn)恒電流的電場(chǎng)、磁場(chǎng)及基本性質(zhì) 三.電磁感應(yīng)現(xiàn)象及規(guī)律 四.Maxwell 電磁場(chǎng)方程組,思路：實(shí)驗(yàn)規(guī)律,第三冊(cè) 電磁學(xué),1.對(duì)電荷的基本認(rèn)識(shí) 兩種電荷(正、負(fù)） 電荷量子化 (charge quantization ) 1906-1917年，密立根用液滴法首先從實(shí)驗(yàn)上證明了，微小粒子帶電量的變化不連續(xù)。,一.電荷守恒定律, 電荷守恒定律的表述： 在一個(gè)和外界沒有電荷交換的系統(tǒng)內(nèi)，正負(fù)電荷的代數(shù)和在任何物理過程中保持不變。 電荷守恒定律是物理學(xué)中普遍的基本定律, 電量是相對(duì)論不變量 電荷守恒定律 (law of conservation of charge),

2、二.庫侖定律( Coulomb Law) 1785年，庫侖通過扭稱實(shí)驗(yàn)得到(實(shí)驗(yàn)定律） 回顧：萬有引力定律及其表達(dá)式 1.表述,在真空中， 兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力大小，與它們的電量的乘積成正比，與它們之間距離的平方成反比；作用力的方向沿著它們的聯(lián)線，同號(hào)電荷相斥，異號(hào)電荷相吸。,電荷2 受電荷 1的力,從電荷1指向電荷2,若表示電荷1受電荷2的力,2 . K的取值 一般情況下物理上處理K的方式有兩種： 1)如果關(guān)系式中除K以外，其它物理量的單位已經(jīng)確定 那么只能由實(shí)驗(yàn)來確定 K 值 K 是具有量綱的量 如萬有引力定律中的引力常量G就是有量綱的量 2)如果關(guān)系式中還有別的量尚未確定單位

3、則 就令 K=1 (如牛頓第二定律中的K ),第二種 高斯制中 電量的單位尚未確定 令 K = 1,3.SI中庫侖定律的常用形式,有理化,庫侖定律 (兩種單位制) 第一種 國際單位制中,令,基本實(shí)驗(yàn)規(guī)律 宏觀、微觀均適用 地磁場(chǎng)研究（107m）到高能電子散射（10-17m） 三.電力疊加原理,施力 受力,Q,如果空間存在兩個(gè)以上的點(diǎn)電荷時(shí)，要用疊加原理。即作用在其中一個(gè)點(diǎn)電荷上的力，是各個(gè)點(diǎn)電荷對(duì)其作用力的矢量和。,2 電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度,早期：電磁理論是 超 距 作用理論 后來: 法拉第提出 近 距 作用 并提出力線和場(chǎng)的概念,注意：兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的作用力并不因第三個(gè)點(diǎn)電荷 存在而有所改變。 庫

4、侖定律與電力的疊加原理是關(guān)于靜止電荷相互作用的兩基本定律，應(yīng)用它們?cè)瓌t上可以解決靜電學(xué)中的全部問題。,一.電場(chǎng) (electric field) 電荷周圍存在電場(chǎng)。帶電體或電荷之間的相互作用是通過場(chǎng)來傳遞的。,電荷 場(chǎng) 電荷,1.電場(chǎng)的基本性質(zhì) 對(duì)放在其內(nèi)的任何電荷都有作用力 電場(chǎng)力對(duì)移動(dòng)電荷作功 電場(chǎng)能使引入電場(chǎng)中的導(dǎo)體或電介質(zhì)分別 產(chǎn)生靜電感應(yīng)現(xiàn)象或極化現(xiàn)象,2.靜電場(chǎng) 相對(duì)于觀察者靜止的定電荷產(chǎn)生的電場(chǎng) 是電磁場(chǎng)的一種特殊形式,二.電場(chǎng)強(qiáng)度 (electric field strength),空間帶電體，電量為Q,描述場(chǎng)中各點(diǎn)電場(chǎng)的強(qiáng)弱的物理量電場(chǎng)強(qiáng)度,電量充分地小 線度足夠地小,試驗(yàn)電

5、荷放到場(chǎng)點(diǎn)P處，,試驗(yàn)電荷受力為,試驗(yàn)表明：確定場(chǎng)點(diǎn),與試驗(yàn)電荷無關(guān),電場(chǎng)強(qiáng)度定義,比值, 矢量場(chǎng) 量綱,國際單位制,單位,或,點(diǎn)電荷在外場(chǎng)中受的電場(chǎng)力,三.電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算,1.點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式 根據(jù)庫侖定律和場(chǎng)強(qiáng)的定義, 球?qū)ΨQ,由庫侖定律,由場(chǎng)強(qiáng)定義,從源電荷指向場(chǎng)點(diǎn),場(chǎng)強(qiáng)方向: 正電荷受力方向,2.場(chǎng)強(qiáng)疊加原理 任意帶電體的場(chǎng)強(qiáng),如果帶電體由 n 個(gè)點(diǎn)電荷組成，如圖,整理后得,或,若帶電體可看作是電荷連續(xù)分布的，如圖示,把帶電體看作是由許多個(gè)電荷元組成， 然后利用場(chǎng)強(qiáng)疊加原理。, 體電荷密度,矢量積分, 面電荷密度, 線電荷密度,電偶極矩（電矩）:, 例1 電偶極子的電場(chǎng),電偶極子在均勻電場(chǎng)中所受的力矩：,例2、求一均勻帶電直線在O點(diǎn)的電場(chǎng)。已知： q、a、1、 2。,解題步驟：,選電荷元dq =d l,方向如圖,取如圖示坐標(biāo)軸：,作變量變換：,同理：,當(dāng)帶電直線的長(zhǎng)度,無限長(zhǎng)均勻帶電直線的場(chǎng)強(qiáng)：,=,4,例3、求一均勻帶電圓環(huán)軸線上任一點(diǎn) x 處的電場(chǎng)。,設(shè)：q、a、x已知。,解：,將帶電環(huán)分成無數(shù)dq,E,=,4,d,例3、求一均勻帶電圓環(huán)軸線上任一點(diǎn) x 處的電場(chǎng)。,設(shè)：q、a、x已知。,解：,將帶電環(huán)分成無數(shù)dq,由對(duì)稱性可知：,x,例4、均勻帶電圓盤軸線上的電場(chǎng)。已知：q 、R 、x。,解：,將盤分成無數(shù)圓環(huán)如圖示,為電荷 面密度,方向沿盤軸向,討論：,1、