關關雎鳩南郵大學物理8-2電場與電場強度.ppt

8. 2 電場與電場強度,M.Faraday ( 1791-1867 ),一、電場的物質(zhì)特性,法拉弟于19世紀30年代最先引入場的概念:,舊理論的超距作用：,電場是物質(zhì)的基本形態(tài)之一，對 外亦表現(xiàn)力與能。,電場運動速度 真空光速。,二、電場強度,在電場空間某點放一正檢驗電荷q0，則,定義：該點電場強度為,(單位：N C-1 或 V m-1 ),例如，點電荷 q 的電場：,例如，點電荷 q 的電場：,檢驗電荷為正點電荷，且電量較場源電荷小得多。,場中某點,方向: 與q0在該處所受電場力方向相同,大小: F/q0 ，與 q0 無關,點電荷 q 所受電場力：,檢驗電荷為正點電荷，且電量較場源電荷小得多。,場中某點,方向: 與q0在該處所受電場力方向相同,大小: F/q0 ，與 q0 無關,點電荷 q 所受電場力：,點電荷系中，則其所受的合力：,電場強度滿足疊加原理！,電場強度滿足疊加原理！,例 求電偶極子中垂面上各點的電場強度。,解,電偶極子常用電偶極矩(電矩)來表征：,例 求電偶極子中垂面上各點的電場強度。,解,電偶極子常用電偶極矩(電矩)來表征：,常寫成矢量形式：,常寫成矢量形式：, 若 r l ，則 r2( l/2 )2 r2, 同樣可求，在其軸線上：, 若 r l ，則 r2( l/2 )2 r2, 同樣可求，在其軸線上：,若 r l ，則：, 計算 時應充分考慮其對稱性。,若 r l ，則：, 計算 時應充分考慮其對稱性。,三、電荷連續(xù)分布時 的計算,( 為 的單位矢量 ),p, 建立適當?shù)淖鴺讼担? 合理選擇電荷元 dq，,方向?,三、電荷連續(xù)分布時 的計算,p,( 為 的單位矢量 ), 建立適當?shù)淖鴺讼担? 合理選擇電荷元 dq，,方向?, 分解：dEx? dEy? dEz?, 積分計算。對稱性? 積分變量替換? 積分上下限?,例 已知：細棒均勻帶電q，L，求延長線上電場強度。,解,建立坐標系如圖所示，設圖中p點距離棒右端為a 。,取元：,( 其中 為電荷線密度 ),( 沿 +x 軸方向 ),例 已知：細棒均勻帶電q，L，求延長線上電場強度。,解,建立坐標系如圖所示，設圖中p點距離棒右端為a 。,取元：,( 其中 為電荷線密度 ),( 沿 +x 軸方向 ),若a L，則：,，棒可看成點電荷。,討論與思考,若a L，則：,，棒可看成點電荷。,若在p點放置點電荷Q，則棒受到的靜電力,討論與思考,若a L，則：,，棒可看成點電荷。,若在p點放置點電荷Q，則棒受到的靜電力,討論與思考,若如圖放置一根同樣的帶電棒，則其間作用力,課堂練習如圖均勻帶電棒長 L ，電荷線密度 ，求中垂 線上各點的電場強度分布。,中垂線,解,建立坐標系如圖所示。,取元：,分解：,積分：,由對稱性可知,課堂練習如圖均勻帶電棒長 L ，電荷線密度 ，求中垂 線上各點的電場強度分布。,分解：,若p點不在中垂線上，則同樣可求出：,若p點不在中垂線上，則同樣可求出：,若 p在棒中部附近，且a L， 則棒為無限長：,例 均勻帶電細園環(huán)：q，R，求軸線上電場強度分布。,解,建立坐標系如圖所示，設圖中p點坐標為x 。,方向如圖,例 均勻帶電細園環(huán)：q，R，求軸線上電場強度分布。,解,建立坐標系如圖所示，設圖中p點坐標為x 。,方向如圖,根據(jù)對稱性：,這種寫法正確嗎,根據(jù)對稱性：,這種寫法正確嗎,若 x R，則：,可看成點電荷。,若 x R，則：,可看成點電荷。,環(huán)中心處：x = 0 ，E = 0。,軸線上各點 E = E(x)，如圖。,時，E 取極大值。,環(huán)中心處：x = 0 ，E = 0。,軸線上各點 E = E(x)，如圖。,例 均勻帶電園盤半徑 R，電荷面密度為 ，求軸線上 電場強度分布。,時，E 取極大值。,例 均勻帶電園盤半徑 R，電荷面密度為 ，求軸線上 電場強度分布。,解,建立坐標系如圖所示，設圖中p點坐標為x 。,取元：,課外練習 均勻帶電園柱體，半徑 R，長 L，電荷體密 度為 ，求軸線上距離其一側為 a 的 p 點電場強度。,提示,建立坐標系、取元如圖所示。,答案：,答案：,1. 電場強度：,2. 計算電場強度：, 建立適當?shù)淖鴺?