第三篇靜電場(chǎng)庫侖演示文稿

1、第三篇靜電場(chǎng)庫侖演示文稿第一頁，共二十五頁。優(yōu)選第三篇靜電場(chǎng)庫侖第二頁，共二十五頁。內(nèi)容： 一.靜電場(chǎng)及基本性質(zhì) 二.穩(wěn)恒電流的電場(chǎng)、磁場(chǎng)及基本性質(zhì) 三.電磁感應(yīng)現(xiàn)象及規(guī)律 四.Maxwell 電磁場(chǎng)方程組 電磁場(chǎng)的統(tǒng)一性 物質(zhì)性 相對(duì)性 電磁場(chǎng)量的相對(duì)論變換 五.引力場(chǎng)思路：實(shí)驗(yàn)規(guī)律場(chǎng)的性質(zhì)場(chǎng)與物質(zhì)的相互作用第三頁，共二十五頁。 1.對(duì)電荷的基本認(rèn)識(shí) 兩種 電荷量子化 (charge quantization )1906-1917年，密立根用液滴法首先從實(shí)驗(yàn)上證明了，微小粒子帶電量的變化不連續(xù)。 第一章 真空中的靜電場(chǎng) Electrostatic field1 庫侖定律一.電荷守恒定律第四頁

2、，共二十五頁。 電荷守恒定律的表述：在一個(gè)和外界沒有電荷交換的系統(tǒng)內(nèi)，正負(fù)電荷的代數(shù)和在任何物理過程中保持不變。 電荷守恒定律是物理學(xué)中普遍的基本定律 電量是相對(duì)論不變量 電荷守恒定律 (law of conservation of charge)討論第五頁，共二十五頁。二.庫侖定律( Coulomb Law) 1785年，庫侖通過扭稱實(shí)驗(yàn)得到。1.表述 在真空中， 兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力大小，與它們的電量的乘積成正比，與它們之間距離的平方成反比；作用力的方向沿著它們的聯(lián)線，同號(hào)電荷相斥，異號(hào)電荷相吸。第六頁，共二十五頁。電荷2 受電荷 1的力從電荷1指向電荷2若表示 電荷1受電荷2的

3、力 表達(dá)式仍為但從電荷2指向電荷1第七頁，共二十五頁。2 . K的取值一般情況下物理上處理K的方式有兩種：1)如果關(guān)系式中除K以外，其它物理量的單位已經(jīng)確定 那么只能由實(shí)驗(yàn)來確定 K 值 K 是具有量綱的量如萬有引力定律中的引力常量G就是有量綱的量 2)如果關(guān)系式中還有別的量尚未確定單位 則 令就 K=1 (如牛頓第二定律中的K )第八頁，共二十五頁。第二種 高斯制中電量的單位尚未確定 令 K = 13.SI中庫侖定律的常用形式令有理化庫侖定律 (兩種)第一種 國際單位制中真空介電常量 真空電容率第九頁，共二十五頁。1)基本實(shí)驗(yàn)規(guī)律 宏觀 微觀 適用2)點(diǎn)電荷 理想模型三.電力疊加原理施力 受

4、力?討論第十頁，共二十五頁。2 電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度早期：電磁理論是超距作用理論后來: 法拉第提出近距作用 并提出力線和場(chǎng)的概念一.電場(chǎng) (electric field) 電荷周圍存在電場(chǎng)。1.電場(chǎng)的基本性質(zhì) 對(duì)放其內(nèi)的任何電荷都有作用力 電場(chǎng)力對(duì)移動(dòng)電荷作功第十一頁，共二十五頁。2.靜電場(chǎng) 相對(duì)于觀察者靜止的電荷產(chǎn)生的電場(chǎng) 是電磁場(chǎng)的一種特殊形式二.電場(chǎng)強(qiáng)度 (electric field strength)空間帶電體 電量為描述場(chǎng)中各點(diǎn)電場(chǎng)的強(qiáng)弱的物理量是電場(chǎng)強(qiáng)度第十二頁，共二十五頁。試驗(yàn)電荷條件電量充分地小線度足夠地小試驗(yàn)電荷放到場(chǎng)點(diǎn)P處，試驗(yàn)電荷受力為試驗(yàn)表明：確定場(chǎng)點(diǎn) 比值與試驗(yàn)電荷無關(guān)電

5、場(chǎng)強(qiáng)度定義第十三頁，共二十五頁。討論 矢量場(chǎng) 量綱國際單位制單位或 點(diǎn)電荷在外場(chǎng)中受的電場(chǎng)力 第十四頁，共二十五頁。三.電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算1.點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式根據(jù)庫侖定律和場(chǎng)強(qiáng)的定義 球?qū)ΨQ由庫侖定律由場(chǎng)強(qiáng)定義討論從源電荷指向場(chǎng)點(diǎn) 場(chǎng)強(qiáng)方向正電荷受力方向由上述兩式得第十五頁，共二十五頁。2.場(chǎng)強(qiáng)疊加原理任意帶電體的場(chǎng)強(qiáng)如果帶電體由 n 個(gè)點(diǎn)電荷組成，如圖由電力疊加原理由場(chǎng)強(qiáng)定義整理后得或根據(jù)電力疊加原理和場(chǎng)強(qiáng)定義第十六頁，共二十五頁。若帶電體可看作是電荷連續(xù)分布的，如圖示把帶電體看作是由許多個(gè)電荷元組成，然后利用場(chǎng)強(qiáng)疊加原理。P電荷密度 體電荷密度 面電荷密度 線電荷密度第十七頁，共二十五頁。例1 電偶極子的場(chǎng) 首先看 一對(duì)等量異號(hào)電荷相距一般方法點(diǎn)電荷場(chǎng)疊加第十八頁，共二十五頁。若從電荷連線的中點(diǎn)向場(chǎng)點(diǎn)P畫一位矢若則這一對(duì)等量異號(hào)電荷稱為電偶極子(electric dipole)電偶極矩 (electric moment)電偶極子第十九頁，共二十五頁。討論 特殊情況連線上，正電荷右側(cè)一點(diǎn) P 的場(chǎng)強(qiáng)垂直連線上的一點(diǎn)第二十頁，共二十五頁。的推導(dǎo)從出發(fā)由圖第二十一頁，共二十五頁。第二十二頁，共二十五頁。電荷線密度為求：如圖所示 點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度解：在坐標(biāo) x 處取一個(gè)電荷元dq該點(diǎn)電荷在 p 點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向如圖所示大小為 各電荷元在 p 點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向一致 場(chǎng)強(qiáng)大小直