改n5-3 電場強(qiáng)度

1、5-3 5-3 電場強(qiáng)度電場強(qiáng)度物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版1一一 靜電場靜電場靜電場靜電場: 靜止電荷周圍存在的電場靜止電荷周圍存在的電場電電 荷荷電電 場場電電 荷荷物物 質(zhì)質(zhì)實(shí)物實(shí)物場場1 力的屬性力的屬性:電場中的電荷要受到電場力的作用（用電場中的電荷要受到電場力的作用（用E描述）描述）2 能的屬性能的屬性:電場力可對(duì)電荷作功（用電場力可對(duì)電荷作功（用U描述）描述）5-3 5-3 電場強(qiáng)度電場強(qiáng)度物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版2二二 電場強(qiáng)度電場強(qiáng)度1 試驗(yàn)電荷試驗(yàn)電荷 點(diǎn)電荷點(diǎn)電荷 電荷足夠小電荷足夠小2 電場強(qiáng)度電場強(qiáng)度0qFEQ 場源電荷場源電荷F試驗(yàn)電荷試驗(yàn)電荷0q5-3 5-3 電場強(qiáng)

2、度電場強(qiáng)度物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版3 單位單位: :11mVCN, 和和試試驗(yàn)電荷無關(guān)驗(yàn)電荷無關(guān) 0qFE 電荷電荷q受電場力受電場力: : EqF 定義定義: : 大小為單位試驗(yàn)電荷所受的電場大小為單位試驗(yàn)電荷所受的電場力，方向與力，方向與正正試驗(yàn)電荷所受的電場力方向試驗(yàn)電荷所受的電場力方向相同相同Q 場源電荷場源電荷F試驗(yàn)電荷試驗(yàn)電荷0q5-3 5-3 電場強(qiáng)度電場強(qiáng)度物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版4三三 點(diǎn)電荷電場強(qiáng)度點(diǎn)電荷電場強(qiáng)度E+E-0 QPrrerQqF200 41F0qrerQE20 41rerQqFE200 41E5-3 5-3 電場強(qiáng)度電場強(qiáng)度物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版5四四 電場

3、強(qiáng)度疊加原理電場強(qiáng)度疊加原理iiFFiiiierQqF20041iiqFqFE00 點(diǎn)電荷點(diǎn)電荷系的電場系的電場1Q2Q3Q1F2F3F1r1e2r2e3e3r0qPiiiiiierQEE20411E2E3E3E5-3 5-3 電場強(qiáng)度電場強(qiáng)度物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版6rerqE20d41d 電荷連續(xù)分布的電場電荷連續(xù)分布的電場qreEErd41d20電荷電荷體體密度密度 Vqdd VrVreEd4120PEdrqd+5-3 5-3 電場強(qiáng)度電場強(qiáng)度物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版7Sqdd SrSreEd4120電荷電荷面面密度密度 rerqE20d41d 電荷連續(xù)分布的電場電荷連續(xù)分布的電場qre

4、EErd41d20+PqdEdr5-3 5-3 電場強(qiáng)度電場強(qiáng)度物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版8電荷電荷線線密度密度 lqdd lrlreEd 4120rerqE20d 41d 電荷連續(xù)分布的電場電荷連續(xù)分布的電場qreEErd 41d20Pl dEdr5-3 5-3 電場強(qiáng)度電場強(qiáng)度物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版9qrerqE20d 41d連續(xù)電荷的電場計(jì)算連續(xù)電荷的電場計(jì)算qreEErd 41d20qdEdrP計(jì)算電場的思路：計(jì)算電場的思路：1）求出）求出 的大小的大小 ；2）求出）求出 的分量的分量: , ,3) 求出求出 ； ； 4）求）求EdEdEdxEdyEdzEdxxEEdzzEEdyyEE

5、dkEjEiEEzyx2z2y2xEEEE5-3 5-3 電場強(qiáng)度電場強(qiáng)度物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版10電偶極矩電偶極矩( (電矩電矩) )0rqp五五 電偶極子的電場強(qiáng)度電偶極子的電場強(qiáng)度電偶極子的軸電偶極子的軸0rqq+0r-5-3 5-3 電場強(qiáng)度電場強(qiáng)度物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版11（1）軸線延長線上一點(diǎn)的電場強(qiáng)度軸線延長線上一點(diǎn)的電場強(qiáng)度irxqE200) 2(41irxqE200) 2(41irxxrqEEE220200)4(2 4xOx20r20r. E EA.q+q-5-3 5-3 電場強(qiáng)度電場強(qiáng)度物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版120rx ixqrE30024130241xpirxxrq

6、E220200)4(24xOx20r20r.A.q+q-E5-3 5-3 電場強(qiáng)度電場強(qiáng)度物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版13（2）軸線中垂線上一點(diǎn)的電場強(qiáng)度軸線中垂線上一點(diǎn)的電場強(qiáng)度erqE2041erqE2041202)2(ryrrr3041rpEEE0ry 3041ypEqOx0r.yBeerr+- E. EEqy5-3 5-3 電場強(qiáng)度電場強(qiáng)度物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版14 例例1 1 正電荷正電荷q均勻分布在半徑為均勻分布在半徑為R的圓環(huán)的圓環(huán)上上. 計(jì)算通過環(huán)心點(diǎn)計(jì)算通過環(huán)心點(diǎn)O并垂直圓環(huán)平面的軸并垂直圓環(huán)平面的軸線上任一點(diǎn)線上任一點(diǎn)P處處的電場強(qiáng)度的電場強(qiáng)度.xPoxxR5-3 5-3 電

7、場強(qiáng)度電場強(qiáng)度物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版15lqdd解解Rq220d41drlE23220)(4Rxqxrxrl204dRlrx2030d4xPoxxREdxEdl dEdrEEExdddllEEExcosdd故故0lEEd由于由于5-3 5-3 電場強(qiáng)度電場強(qiáng)度物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版16Rx （1）20 4xqE 0 x （2）0Eo23220)( 4RxqxE0ddxE（3）Rx22R22R22Eox討討 論論xPoxxR23220)(4RxqxE5-3 5-3 電場強(qiáng)度電場強(qiáng)度物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版17 例例2 有一半徑為有一半徑為R，電荷均勻分布的薄圓，電荷均勻分布的薄圓盤，其電荷面

8、密度為盤，其電荷面密度為 . 求通過盤心且垂直求通過盤心且垂直盤面的軸線上任意一點(diǎn)處的電場強(qiáng)度盤面的軸線上任意一點(diǎn)處的電場強(qiáng)度. xPxoR5-3 5-3 電場強(qiáng)度電場強(qiáng)度物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版18rrqd2d解解23220)( 4ddrxqxEx23220)(d2rxrxrxEEd2 /Rq)11(22220RxxxPxox2/ 122)(rx rdrR5-3 5-3 電場強(qiáng)度電場強(qiáng)度物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版19Rx02ERx204xqE（點(diǎn)電荷電場強(qiáng)度）（點(diǎn)電荷電場強(qiáng)度）討討 論論222122211)1(xRxR無限大均勻帶電無限大均勻帶電平面的電場強(qiáng)度平面的電場強(qiáng)度)11(22220R

9、xxxE??！無窮大！??！無窮大！5-3 5-3 電場強(qiáng)度電場強(qiáng)度物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版20 cosdd22EEEllx 2122220)()(4dzaazazll21220)( 2laal習(xí)題習(xí)題9：求均勻帶電細(xì)棒中垂面上的場強(qiáng)分求均勻帶電細(xì)棒中垂面上的場強(qiáng)分布。設(shè)棒長為布。設(shè)棒長為2L,總電荷量為總電荷量為q(q0).解：解：對(duì)稱性：場強(qiáng)沿對(duì)稱性：場強(qiáng)沿x軸軸220d41dzazE討論：當(dāng)討論：當(dāng)a2El0，llEdEdxdzzd zoaPBllEdEdxdzzd zoaPBoPzAllEdEdxdzzd zaB 0zdE5-3 5-3 電場強(qiáng)度電場強(qiáng)度物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版21oRXY

10、 d dqEd 0ydE 0204sinRRdsindEdEEx202042RqR根據(jù)對(duì)稱性：根據(jù)對(duì)稱性：204RdqdE 電荷元電荷元dq產(chǎn)生的場：產(chǎn)生的場：解：解：練習(xí)：練習(xí)：5-3 5-3 電場強(qiáng)度電場強(qiáng)度物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版22補(bǔ)充補(bǔ)充：第五章第五章 靜電場靜電場物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版23本章目錄本章目錄5-2 5-2 庫侖定律庫侖定律5-3 5-3 電場強(qiáng)度電場強(qiáng)度5-4 5-4 電場強(qiáng)度通量電場強(qiáng)度通量 高斯定理高斯定理* *5-5 5-5 密立根測定電子電荷的實(shí)驗(yàn)密立根測定電子電荷的實(shí)驗(yàn)選擇進(jìn)入下一節(jié)：選擇進(jìn)入下一節(jié)：5-6 5-6 靜電場的環(huán)路定理靜電場的環(huán)路定理 電勢能電勢能5-7 5-7 電勢電勢第五章第五章 靜電場靜電場物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版24練習(xí)練習(xí):計(jì)算電偶極子在均勻電場中所受的合力和合力矩計(jì)算電偶極子在均勻電場中所受的合力