電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度.ppt

一 電場(chǎng) 歷史上的三種觀點(diǎn) a 超距作用 無(wú)介質(zhì) 問(wèn)題的提出 庫(kù)侖定律給出了真空中點(diǎn)電荷之間的相互作用的定量關(guān)系 然而這作用是通過(guò)什么途徑來(lái)傳遞的呢 b 近距作用 介質(zhì) 以太 c 場(chǎng) 8 2電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度 c 場(chǎng) 1832年法拉第 彌漫在電荷周圍并對(duì)處于其中的另一電荷有作用力 1 電場(chǎng) 電荷周圍存在的一種特殊物質(zhì) 電荷 電場(chǎng) 電荷 2 電場(chǎng)的基本特性 對(duì)處在電場(chǎng)中的電荷施加作用 電荷1對(duì)電荷2的作用過(guò)程 在電荷1的周圍空間存在一種特殊的物質(zhì) 電荷1給予電荷2的作用力是靠這個(gè)特殊的物質(zhì)傳遞的 因?yàn)殡姾?處于電荷1產(chǎn)生的場(chǎng)中 所以電荷2受到了靜電力的作用 產(chǎn)生電場(chǎng)的電荷1稱為場(chǎng)源電荷 電荷2所處的位置為場(chǎng)中的點(diǎn) 場(chǎng)點(diǎn) 在電荷2的周圍空間存在一種特殊的物質(zhì) 電荷2給予電荷1的作用力是靠這個(gè)特殊的物質(zhì)傳遞的 電荷2對(duì)電荷1的作用過(guò)程 因?yàn)殡姾?處于電荷2產(chǎn)生的場(chǎng)中 所以電荷1受到了靜電力的作用 產(chǎn)生電場(chǎng)的電荷2稱為場(chǎng)源電荷 電荷1所處的位置為場(chǎng)中的點(diǎn) 稱為場(chǎng)點(diǎn) 3 電場(chǎng)與實(shí)物的 異同點(diǎn) 異點(diǎn) 實(shí)物是由原子 分子組成 看得見(jiàn) 摸得著 場(chǎng)物則不同 場(chǎng)物有空間可入性 且互不發(fā)生影響 實(shí)物則沒(méi)有 實(shí)物的密度很大 而場(chǎng)物的密度很小 實(shí)物的運(yùn)動(dòng)速度不能達(dá)到光速 而場(chǎng)物一般以光速運(yùn)動(dòng) 同點(diǎn) 場(chǎng)跟實(shí)物一樣 也有質(zhì)量能量 動(dòng)量和角動(dòng)量 場(chǎng)物也遵從質(zhì)量守恒 動(dòng)量守恒 角動(dòng)量守恒 3 電場(chǎng)與實(shí)物的異同點(diǎn) 續(xù) 場(chǎng)物跟實(shí)物一樣 在存在形式上也具有多樣性 4 靜電場(chǎng) 當(dāng)一個(gè)電荷處于另一個(gè)電荷的靜電場(chǎng)中時(shí) 就受到這個(gè)靜電場(chǎng)的作用力 叫做靜電場(chǎng)力 分布在靜止電荷周圍的場(chǎng)叫做靜電場(chǎng) 這個(gè)靜止電荷就叫做靜電場(chǎng)的場(chǎng)源電荷 二電場(chǎng)的定量描述 電場(chǎng)強(qiáng)度 電場(chǎng)的基本屬性是對(duì)處在電場(chǎng)中的電荷施加作用力 所以可以從力的角度描述電場(chǎng) 1 試探電荷 引入目的 要求 線度應(yīng)小到可視為點(diǎn)電荷 電量應(yīng)足夠小 使得由于它的引入不致引起原有電量的重新分布 因而將不會(huì)引起原來(lái)電場(chǎng)的變化 檢驗(yàn)空間某點(diǎn)是否存在電場(chǎng) 2 試探電荷所受靜電力的實(shí)驗(yàn)結(jié)果 理論和實(shí)踐表明 將試探電荷放在電場(chǎng)中不同點(diǎn) 它受的力一般不同 是描述靜電場(chǎng)固有性質(zhì)的物理量 定義為電場(chǎng)強(qiáng)度 說(shuō)明 定義 單位 牛頓 庫(kù)侖 N C q0只是使場(chǎng)顯露出來(lái) 即使無(wú)q0也存在 討論 場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度既與實(shí)驗(yàn)電荷電量無(wú)關(guān) 也與試探電荷受力無(wú)關(guān) 完全取決于場(chǎng)源電荷和場(chǎng)點(diǎn) 即決定于電場(chǎng)本身 對(duì)某點(diǎn)而言的 是矢量 對(duì)變化的電場(chǎng) 電場(chǎng)分 勻強(qiáng)電場(chǎng) 非勻強(qiáng)電場(chǎng) 大小 單位正電荷受力大小 方向 正電荷受電場(chǎng)力的方向 單位 N C V m 此式為電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式 在直角坐標(biāo)系下 三 電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加原理 根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)的定義 則有場(chǎng)強(qiáng)疊加原理 場(chǎng)強(qiáng)疊加原理 由力的疊加原理得到場(chǎng)強(qiáng)的疊加原理 即n個(gè)電荷的合場(chǎng)強(qiáng)等于各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的矢量和 電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算 電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算 場(chǎng)點(diǎn) 源點(diǎn) 1 點(diǎn)電荷的電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算 電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算 2 點(diǎn)電荷系的場(chǎng)強(qiáng) 電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算 由點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度公式 所以 由電場(chǎng)強(qiáng)度疊加原理 解 例1 求電偶極子在它軸線的延長(zhǎng)線上一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng) o 電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算 r P x 電偶極矩 電矩 如圖所取坐標(biāo) 電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算 解 例2 求電偶極子中垂面上的電場(chǎng) r 電偶極矩 電矩 電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算 用矢量形式表示為 電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算 3 電荷連續(xù)分布的帶電體的場(chǎng)強(qiáng) 利用以上各式 原則上可計(jì)算任意分布電荷的場(chǎng)強(qiáng) 但在電荷分布比較復(fù)雜的情況下 往往遇到許多難以解決的積分問(wèn)題 引入電荷密度的概念 矢量積分化成標(biāo)量積分 連續(xù)帶電體的電場(chǎng)例題 均勻帶電直線的電場(chǎng) 均勻帶電圓環(huán)軸線上的電場(chǎng) 均勻帶電圓盤(pán)軸線上的電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算 例3 求一均勻帶電直線在P點(diǎn)的電場(chǎng) 解 建立直角坐標(biāo)系 帶電 電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算 積分變量代換 代入積分表達(dá)式 同理可算出 電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算 當(dāng)直線長(zhǎng)度 無(wú)限長(zhǎng)均勻帶電直線的場(chǎng)強(qiáng) 極限情況 由 電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算 例4求一均勻帶電圓環(huán)軸線上任一點(diǎn)x處的電場(chǎng) x p R 電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算 所以 由對(duì)稱性 當(dāng)dq位置發(fā)生變化時(shí) 它所激發(fā)的電場(chǎng)矢量構(gòu)成了一個(gè)圓錐面 電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算 由對(duì)稱性 解 電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算 討論 電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算 時(shí) 時(shí) 例5求均勻帶電圓盤(pán)軸線上任一點(diǎn)的電場(chǎng) 解 由例4均勻帶電圓環(huán)軸線上一點(diǎn)的電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算 討論