83電場強PPT學習教案

1、會計學183電場強電場強 電荷間作用電荷間作用電荷間作用原有不同看法，在很長的時間內(nèi)，人們認為帶電體之間是超距作電荷間作用原有不同看法，在很長的時間內(nèi)，人們認為帶電體之間是超距作用，即二者直接作用，發(fā)生作用也不用時間傳遞用，即二者直接作用，發(fā)生作用也不用時間傳遞。 到了上世紀，法拉第提出新的觀點，認為在帶電體周圍存在著電場，其他帶電體受到的電力是電場給予的 兩種看法 超距作用： 電荷不需傳遞時間直接作用電荷 場觀點： 電荷電荷場近代物理學證明后者是正確的 第1頁/共30頁靜電場的主要表現(xiàn) 電場力：放到電場中的電荷要受到電場力作用 電場力作功：電荷在電場中移動時，電場力要作功 第2頁/共30頁q

2、0qE EF F試驗電荷試驗電荷帶電量和幾何線度足夠小的點電荷帶電量和幾何線度足夠小的點電荷rerqqF2004從靜電場的力的表現(xiàn)出發(fā)，利用試驗電荷來引出電場強度概念來描述電場從靜電場的力的表現(xiàn)出發(fā)，利用試驗電荷來引出電場強度概念來描述電場的性質(zhì)的性質(zhì) 試驗電荷試驗電荷q q0 0 , ,所受的電場力為所受的電場力為 試驗發(fā)現(xiàn)，將試驗發(fā)現(xiàn)，將q q0 0加倍加倍,則其所受電場力加倍則其所受電場力加倍 0q02q03q0nq實驗電荷：實驗電荷： Fn受力：受力： FF2F3 00003322nqFnqFqFqF 實驗電荷力第3頁/共30頁可見其比值與試驗電荷無關(guān)可見其比值與試驗電荷無關(guān),只與該點

3、的電場性質(zhì)有關(guān)只與該點的電場性質(zhì)有關(guān).因此，因此，我們將我們將F/q0定義為描述電場的量定義為描述電場的量電場強度（矢量）電場強度（矢量）rerqqF2004rerqqF200410qFE電場強度電場強度單位正試驗電荷在電場中某點所受單位正試驗電荷在電場中某點所受到的力。到的力。E的方向為正試驗電荷受力的方向。的方向為正試驗電荷受力的方向。它與試驗電荷無關(guān)，只決定于場源電荷和場點的位置，它與試驗電荷無關(guān)，只決定于場源電荷和場點的位置，反映電場本身的性質(zhì)。反映電場本身的性質(zhì)。rerq 2041單位：單位：牛頓牛頓/庫侖（庫侖（ NC-1）或伏特）或伏特/米米(V/m)。方向：方向：正試驗電荷在該

4、點的受力方向。正試驗電荷在該點的受力方向。第4頁/共30頁rerq 2041Fq在在A處產(chǎn)生的場強為：假設(shè)處產(chǎn)生的場強為：假設(shè)A處有試驗電荷，試驗電荷受力為處有試驗電荷，試驗電荷受力為 ，則有：，則有：rerqqqqFE2000041qArr由q指向A q0 Aq rE與同向由*點電荷電場球?qū)ΨQ x ，無限長均勻帶電直線無限長均勻帶電直線，,222llxxE02推論推論：半無限長帶電直導線垂直斷面上一點的電場：半無限長帶電直導線垂直斷面上一點的電場)(40jixE202xlE2042xl204xq相當于點電荷的電場。相當于點電荷的電場。積分得積分得xp3. xl ，無窮遠點場強，無窮遠點場強，

5、222xlxxy第17頁/共30頁oxRq例例3：均勻帶電圓環(huán)軸線上一點的場強。設(shè)半徑為均勻帶電圓環(huán)軸線上一點的場強。設(shè)半徑為R，帶電，帶電量為量為q。xdqE EdE EdxdEydEydExdErdq解：解：電荷元電荷元dq的場的場rerdqEd2041由于電荷的對稱性，場強由于電荷的對稱性，場強只有軸向分量只有軸向分量, Ey=0 xEE dldq第18頁/共30頁oxRqxdqE EdE EdxdEydEydExdErdqqxxdEEE0qdE0cosrxcosqrxrdqE0204r 與與 x 都為常量都為常量RdlrxE203042/3220)(4Rxqx第19頁/共30頁2/32

6、20)(4RxqxE1. 環(huán)心處：環(huán)心處：x=0, E=02. 當當 x R, , 32/322)(xRx2041xqE相當于將帶電圓環(huán)所帶電量全部相當于將帶電圓環(huán)所帶電量全部集中與環(huán)心的點電荷激發(fā)的場。集中與環(huán)心的點電荷激發(fā)的場。3. 場強極大值位置：場強極大值位置：0dxdE令令0)(42/3220 RxqxdxdRx22第20頁/共30頁R22EoxR22第21頁/共30頁例例4.4.利用帶電量為利用帶電量為 Q ，半徑為，半徑為 R 的均勻帶電圓環(huán)在其軸線上的均勻帶電圓環(huán)在其軸線上任一點的場強公式：任一點的場強公式：232204xRQxE推導一半徑為推導一半徑為 R、電荷面密度為、電荷

7、面密度為 的均勻帶電圓盤在其軸線的均勻帶電圓盤在其軸線上任一點的場強，并進一步推導電荷面密度為上任一點的場強，并進一步推導電荷面密度為 的的“無限無限大”均勻帶電平面的場強。均勻帶電平面的場強。第22頁/共30頁解：解：設(shè)盤心設(shè)盤心 o 點處為原點，點處為原點，x 軸沿軸線方向，如圖所示，軸沿軸線方向，如圖所示，帶帶電圓盤可看成許多同心的圓環(huán)組成，取一半徑為電圓盤可看成許多同心的圓環(huán)組成，取一半徑為r，寬度為，寬度為dr 的細圓環(huán)，帶電量為的細圓環(huán)，帶電量為rdrdq2232204xrdqxdE232202xrrdrxRxrrdrxdEE0232202pdEXRrdrRxrx022012220

8、112xRxx第23頁/共30頁q 當當 R 或xR時時，ERxqx2020244即在遠離帶電平面處的場相當于點電荷的場強。即在遠離帶電平面處的場相當于點電荷的場強。第24頁/共30頁補充例題補充例題A.A. 電場中某點場強的方向，就是將點電荷放在該電場中某點場強的方向，就是將點電荷放在該點所受電場力的方向。點所受電場力的方向。B.B. 在以點電荷為中心的球面上，由該點電荷所產(chǎn)在以點電荷為中心的球面上，由該點電荷所產(chǎn)生的場強處處相同。生的場強處處相同。C.C.場強方向可由場強方向可由 E E= =F F/ /q 定出，其中定出，其中 q 為試驗電荷為試驗電荷的電量，的電量，q 可正、可負，可正

9、、可負，F(xiàn) F 為試驗電荷所受的為試驗電荷所受的電場力。電場力。D. 以上說法都不正確。以上說法都不正確。 C 1. .下列幾個說法中哪一個是正確的？下列幾個說法中哪一個是正確的？第25頁/共30頁2. .一帶電體可作為點電荷處理的條件是一帶電體可作為點電荷處理的條件是A.A. 電荷必須呈球形分布。電荷必須呈球形分布。B.B. 帶電體的線度很小。帶電體的線度很小。C.C. 帶電體的線度與其它有關(guān)長度相比可忽略不計。帶電體的線度與其它有關(guān)長度相比可忽略不計。D.D. 電量很小。電量很小。 C 第26頁/共30頁3. .一帶電細線彎成半徑為一帶電細線彎成半徑為 R 的半圓形，電荷線密度的半圓形，電荷線密度為為 =0sin，式中，式中 為半徑為半徑R 與與 x 軸所成的夾角，軸所成的夾角，0 為一常數(shù)，如圖所示，試求環(huán)心為一常數(shù)，如圖所示，試求環(huán)心 o 處的電場強度。處的電場強度。0 xyR解：解：在在 處取電荷元，其電量為處取電荷元，其電量為dldq它在它在o點處產(chǎn)生的場強為點處產(chǎn)生的場強為204RdqdE0 xydEydExdEdqRd004sin