物理PPT課件5.1電荷 電場(chǎng)

1、第第5章靜電場(chǎng)章靜電場(chǎng)5.1 5.1 電場(chǎng)電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度物理學(xué)的第二次大綜合物理學(xué)的第二次大綜合法拉第法拉第的電磁感應(yīng)定律：的電磁感應(yīng)定律： 電磁一體電磁一體麥克斯韋麥克斯韋電磁場(chǎng)統(tǒng)一理論（電磁場(chǎng)統(tǒng)一理論（19世紀(jì)中葉）世紀(jì)中葉）赫茲赫茲在實(shí)驗(yàn)中證實(shí)電磁波的存在，光是電磁波在實(shí)驗(yàn)中證實(shí)電磁波的存在，光是電磁波. .技術(shù)上的重要意義：發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、無(wú)線(xiàn)電技術(shù)等技術(shù)上的重要意義：發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、無(wú)線(xiàn)電技術(shù)等. .庫(kù)侖庫(kù)侖定律：定律： 電荷與電荷間的相互作用電荷與電荷間的相互作用 （磁極與磁極間的相互作用）（磁極與磁極間的相互作用） 奧斯特奧斯特的發(fā)現(xiàn)：的發(fā)現(xiàn)： 電流的磁效應(yīng)，安培發(fā)現(xiàn)電流

2、與電流電流的磁效應(yīng)，安培發(fā)現(xiàn)電流與電流 間的相互作用規(guī)律間的相互作用規(guī)律. . 第第5章靜電場(chǎng)章靜電場(chǎng)5.1 5.1 電場(chǎng)電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度一一 電荷、電荷守恒定律電荷、電荷守恒定律 4 4 電荷守恒定律電荷守恒定律 在在孤立孤立系統(tǒng)中系統(tǒng)中, ,電荷的代數(shù)和保持不變電荷的代數(shù)和保持不變. . 強(qiáng)子的強(qiáng)子的夸克模型夸克模型具有具有分?jǐn)?shù)電荷分?jǐn)?shù)電荷（ 或或 電子電荷）電子電荷）但實(shí)驗(yàn)上尚未直接證明但實(shí)驗(yàn)上尚未直接證明. .3132（自然界的基本守恒定律之一）（自然界的基本守恒定律之一）基本性質(zhì)基本性質(zhì)c10602. 119e1 1 電荷有正負(fù)之分；電荷有正負(fù)之分；2 2 電荷量子化；電荷量子

3、化； 電子電荷電子電荷 3 3 同性相斥，異性相吸同性相斥，異性相吸. .), 3 , 2 , 1(nneq第第5章靜電場(chǎng)章靜電場(chǎng)5.1 5.1 電場(chǎng)電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度1q12r12r21f12f229cmn1098755. 8k si si制制 二二 點(diǎn)電荷模型點(diǎn)電荷模型21122122112ferqqkf三三 庫(kù)侖定律庫(kù)侖定律d）（12rd 21f12f2q1q2q第第5章靜電場(chǎng)章靜電場(chǎng)5.1 5.1 電場(chǎng)電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度（ 為真空電容率）為真空電容率）0212120mnc108542. 841k122122101241erqqf041k 令令 庫(kù)侖定律庫(kù)侖定律211221221

4、12ferqqkf112mf108542. 8 庫(kù)侖力遵守牛頓第三定律庫(kù)侖力遵守牛頓第三定律第第5章靜電場(chǎng)章靜電場(chǎng)5.1 5.1 電場(chǎng)電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度解解n101 . 8 416220erefn107 . 347-2pegrmmgf 例例 在氫原子內(nèi)在氫原子內(nèi), ,電子和質(zhì)子的間距為電子和質(zhì)子的間距為 . . 求它們之間電相互作用和萬(wàn)有引力求它們之間電相互作用和萬(wàn)有引力, ,并比較它們的大小并比較它們的大小. .m103 . 511kg101 . 931emkg1067. 127pm2211kgmn1067. 6gc106 . 119e39ge1027.2ff（微觀(guān)領(lǐng)域中（微觀(guān)領(lǐng)域中,

5、,萬(wàn)有引力比庫(kù)侖力小得多萬(wàn)有引力比庫(kù)侖力小得多, ,可可忽略忽略不計(jì)不計(jì). .）第第5章靜電場(chǎng)章靜電場(chǎng)5.1 5.1 電場(chǎng)電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度四、電場(chǎng)四、電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度1 1、電場(chǎng)、電場(chǎng) 實(shí)驗(yàn)證實(shí)了兩靜止電荷間存在相互作用的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了兩靜止電荷間存在相互作用的靜電力，但其相互作用是怎樣實(shí)現(xiàn)的？靜電力，但其相互作用是怎樣實(shí)現(xiàn)的？ 電電 荷荷電電 場(chǎng)場(chǎng)電電 荷荷場(chǎng)是一種特殊形態(tài)的物質(zhì)場(chǎng)是一種特殊形態(tài)的物質(zhì)實(shí)物實(shí)物物物 質(zhì)質(zhì) 場(chǎng)場(chǎng)第第5章靜電場(chǎng)章靜電場(chǎng)5.1 5.1 電場(chǎng)電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度q0q2 2、 電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度 單位單位 11mv cn 電場(chǎng)中某點(diǎn)處的電場(chǎng)中某點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度電

6、場(chǎng)強(qiáng)度 等于位于該點(diǎn)處的等于位于該點(diǎn)處的單位試驗(yàn)電荷單位試驗(yàn)電荷所受的力所受的力，其方向?yàn)?，其方向?yàn)檎姾墒芰﹄姾墒芰Ψ较蚍较? .eeqf 電荷電荷 在電場(chǎng)中受力在電場(chǎng)中受力 qf0qfe（試驗(yàn)電荷為點(diǎn)電（試驗(yàn)電荷為點(diǎn)電荷荷、且足夠小且足夠小, ,故對(duì)故對(duì)原電場(chǎng)幾乎無(wú)影響）原電場(chǎng)幾乎無(wú)影響）：場(chǎng)源電荷：場(chǎng)源電荷q0q：試驗(yàn)電荷：試驗(yàn)電荷第第5章靜電場(chǎng)章靜電場(chǎng)5.1 5.1 電場(chǎng)電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度qrerqqfe200 413 3、 點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度0qreeqrq0qeqe?0er第第5章靜電場(chǎng)章靜電場(chǎng)5.1 5.1 電場(chǎng)電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度解解1cn)0 .216

7、.51(jiqfe 例例 把一個(gè)點(diǎn)電荷（把一個(gè)點(diǎn)電荷（ ）放在電）放在電場(chǎng)中某點(diǎn)處，該電荷受到的電場(chǎng)力為場(chǎng)中某點(diǎn)處，該電荷受到的電場(chǎng)力為c10629qn103 . 16j，求該電荷所在處的電場(chǎng)強(qiáng)度，求該電荷所在處的電場(chǎng)強(qiáng)度.if6102 . 31122cn71.55 cn)0 .21()6 .51( ee大小大小xyeearctan方向方向1 .22qfexyo第第5章靜電場(chǎng)章靜電場(chǎng)5.1 5.1 電場(chǎng)電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度1q2q3q4 4、 電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加原理電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加原理0q1r1f2r3r2f3f0q由力的疊加原理得由力的疊加原理得 所受合力所受合力 iiff點(diǎn)電荷點(diǎn)電荷 對(duì)對(duì) 的

8、作用力的作用力 iiiirrqqf300 410qiq故故 處總電場(chǎng)強(qiáng)度處總電場(chǎng)強(qiáng)度 iiqfqfe000qiiee電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加原理電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加原理第第5章靜電場(chǎng)章靜電場(chǎng)5.1 5.1 電場(chǎng)電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度qrerqe20d 41d 電荷連續(xù)分布情況電荷連續(xù)分布情況qreeerd 41d20電荷電荷體體密度密度vqddqdedrpvreervd 4120點(diǎn)點(diǎn) 處電場(chǎng)強(qiáng)度處電場(chǎng)強(qiáng)度p第第5章靜電場(chǎng)章靜電場(chǎng)5.1 5.1 電場(chǎng)電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度qrerqe20d 41d 電荷連續(xù)分布情況電荷連續(xù)分布情況qreeerd 41d20電荷電荷體體密度密度vqddqdedrpvreervd

9、4120點(diǎn)點(diǎn) 處電場(chǎng)強(qiáng)度處電場(chǎng)強(qiáng)度p第第5章靜電場(chǎng)章靜電場(chǎng)5.1 5.1 電場(chǎng)電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度qpsd電荷電荷面面密度密度sqddsreersd 4120ql d電荷電荷線(xiàn)線(xiàn)密度密度lqddlreerld 4120edredrp第第5章靜電場(chǎng)章靜電場(chǎng)5.1 5.1 電場(chǎng)電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度qqqq電偶極矩（電矩）電偶極矩（電矩）l qpp *5、電偶極子的電場(chǎng)強(qiáng)度、電偶極子的電場(chǎng)強(qiáng)度l電偶極子的軸電偶極子的軸l 討討 論論（1）電偶極子軸線(xiàn)延長(zhǎng)線(xiàn)上一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度電偶極子軸線(xiàn)延長(zhǎng)線(xiàn)上一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度2l2laxoxee第第5章靜電場(chǎng)章靜電場(chǎng)5.1 5.1 電場(chǎng)電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度ilxq

10、e20)2( 41ilxqe20)2( 41ilxxlqeee2220)4(2 4lx ixlqe302 41302 41xpqqee2l2laxox第第5章靜電場(chǎng)章靜電場(chǎng)5.1 5.1 電場(chǎng)電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度qql （2 2）電偶極子軸線(xiàn)的中垂線(xiàn)上一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度電偶極子軸線(xiàn)的中垂線(xiàn)上一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度eeerrxybyeeerqe20 41erqe20 4122)2(lyrrrrj yile)2(rj yile)2(第第5章靜電場(chǎng)章靜電場(chǎng)5.1 5.1 電場(chǎng)電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度) 2 ( 4130iljyrqe30 41riqleee) 2 ( 4130iljyrqe2/ 3220)4(

11、41lyiqlly 30 41yiqle30 41ypqqleeerrxybyee第第5章靜電場(chǎng)章靜電場(chǎng)5.1 5.1 電場(chǎng)電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度xqyxzoprrrerle20d 41deed由對(duì)稱(chēng)性有由對(duì)稱(chēng)性有ieexr解解 例例1 1 正電荷正電荷 均勻分布在半徑為均勻分布在半徑為 的圓環(huán)上的圓環(huán)上. .計(jì)算在環(huán)的軸線(xiàn)上任一點(diǎn)計(jì)算在環(huán)的軸線(xiàn)上任一點(diǎn) 的電場(chǎng)強(qiáng)度的電場(chǎng)強(qiáng)度. .qplqdd) 2(rq第第5章靜電場(chǎng)章靜電場(chǎng)5.1 5.1 電場(chǎng)電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度xqyxzorrlqddrerle20d 41dp) 2(rqcosddeeellxrxrl204drrlx2030 4d232

12、20)( 4rxqx第第5章靜電場(chǎng)章靜電場(chǎng)5.1 5.1 電場(chǎng)電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度23220)( 4rxqxexqyxzorrlqddpe討討 論論rx （1 1）20 4xqe（點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度）（點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度）0,00ex（2 2）rxxe22, 0dd（3 3）r22r22eox第第5章靜電場(chǎng)章靜電場(chǎng)5.1 5.1 電場(chǎng)電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度23220)( 4rxqxexqyxzorrlqddpe討討 論論rx （1 1）20 4xqe（點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度）（點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度）0,00ex（2 2）rxxe22, 0dd（3 3）r22r22eox第第5章靜電場(chǎng)章靜電場(chǎng)5.1 5.1 電場(chǎng)電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度23220)( 4 rxxqe20 rqedrrqd2d例例2 2 均勻帶電薄圓盤(pán)軸線(xiàn)上的電場(chǎng)強(qiáng)度均勻帶電薄圓盤(pán)軸線(xiàn)上的電場(chǎng)強(qiáng)度. . 有一半徑為有一半徑為 , ,電荷均勻分布的薄圓盤(pán)電荷均勻分布的薄圓盤(pán), ,其電荷面其電荷面密度為密度為 . . 求通過(guò)盤(pán)心且垂直盤(pán)面的軸線(xiàn)上任意一點(diǎn)求通過(guò)盤(pán)心且垂直盤(pán)面的軸線(xiàn)上任意一點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度處的電場(chǎng)強(qiáng)度. .0rxprrd2/122)(rx 23220)( 4 ddrxxqex23220)(d2rxrxrxyzo0r解解 由例由例第第5章靜電場(chǎng)章靜電場(chǎng)5.1 5.1 電場(chǎng)電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度電