8-1庫侖定律電場(chǎng)強(qiáng)度課件

1、（第十三、十四章）第三篇電場(chǎng)和磁場(chǎng)靜電場(chǎng)恒定磁場(chǎng)電磁場(chǎng)真空（第八章） 電介質(zhì)（第九章）真空 （第十一章）磁介質(zhì) （第十二章）（第十三、十四章）第三篇靜電場(chǎng)恒定磁場(chǎng)電磁場(chǎng)真空（第八章） 掌握描述靜電場(chǎng)的兩個(gè)物理量電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)的概念。理解高斯定理及靜電場(chǎng)的環(huán)路定理是靜電場(chǎng)的兩個(gè)重要定理，理解用高斯定理計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度的條件和方法。掌握電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加原理、場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)的積分關(guān)系，會(huì)計(jì)算一些典型、簡(jiǎn)單問題中的電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)。了解電偶極子概念，能分析電偶極子在均勻電場(chǎng)中的受力和運(yùn)動(dòng)一 教學(xué)基本要求第八章 真空中的靜電場(chǎng)（Electrostatic Field in Vacuum）掌握描述靜電場(chǎng)的兩個(gè)物理量電

2、場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)的概念。一 教學(xué)三. 重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn): 1. 利用疊加原理計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度 2.高斯定理及其應(yīng)用難點(diǎn): 應(yīng)用高斯定理求解電場(chǎng)四. 教學(xué)方法習(xí)題與演練相結(jié)合二. 教學(xué)內(nèi)容電荷、庫侖定律、場(chǎng)強(qiáng)及場(chǎng)強(qiáng)迭加原理、真空中的高斯定理、靜電場(chǎng)力的功、靜電場(chǎng)的環(huán)路定理、電勢(shì)能、電勢(shì)三. 重點(diǎn)、難點(diǎn)四. 教學(xué)方法二. 教學(xué)內(nèi)容一、電磁學(xué)發(fā)展史1. 最早的記載：公元前 600年左右2. 1745年，荷蘭萊頓大學(xué)教授馬森布羅克制成了萊頓瓶，可以將電荷儲(chǔ)存起來，供電學(xué)實(shí)驗(yàn)使用，為電學(xué)研究打下了基礎(chǔ)。3. 1752年7月，美國(guó)著名的科學(xué)家、文學(xué)家、政治家富蘭克林的風(fēng)箏試驗(yàn)，證實(shí)了閃電式放電現(xiàn)象，從此拉開了人們研

3、究電學(xué)的序幕。一、電磁學(xué)發(fā)展史4. 1753年，俄國(guó)著名的電學(xué)家利赫曼在驗(yàn)證富蘭克林的實(shí)驗(yàn)時(shí)，被雷電擊中，為科學(xué)探索獻(xiàn)出了寶貴的生命。5. 1638年，在我國(guó)的某些建筑學(xué)的書籍中就有關(guān)于避雷的記載：屋頂?shù)乃慕嵌急坏耧棾升堫^的形狀，仰頭、張口，在它們的舌頭上有一根金屬芯子，其末端伸到地下，如有雷電擊中房頂，會(huì)順著龍舌引入地下，不會(huì)對(duì)房屋造成危險(xiǎn)。6. 17711773年間，英國(guó)科學(xué)家卡文迪許進(jìn)行了大量的靜電試驗(yàn)，證明在靜電情況下，導(dǎo)體上的電荷只分布在導(dǎo)體表面上。4. 1753年，俄國(guó)著名的電學(xué)家利赫曼在驗(yàn)證富蘭克林的實(shí)驗(yàn)7. 1785年，法國(guó)科學(xué)家?guī)靵鲈趯?shí)驗(yàn)規(guī)律的基礎(chǔ)上，提出了第一個(gè)電學(xué)定律：庫

4、侖定律。使電學(xué)研究走上了理論研究的道路。8. 1820年，由丹麥的科學(xué)家奧斯特在課堂上的一次試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)了電的磁效應(yīng)，從此將電和磁聯(lián)系在一起 。9. 1831年，英國(guó)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律 。并設(shè)計(jì)了世界上第一臺(tái)感應(yīng)發(fā)電機(jī)。奧斯特的電生磁和法拉第的磁生電奠定了電磁學(xué)的基礎(chǔ)。10、 電磁學(xué)理論的完成者英國(guó)的物理學(xué)家麥克斯韋（18311879）。麥克斯韋方程組用最完美的數(shù)學(xué)形式表達(dá)了宏觀電磁學(xué)的全部?jī)?nèi)容 。麥克斯韋從理論上預(yù)言了電磁波的存在。7. 1785年，法國(guó)科學(xué)家?guī)靵鲈趯?shí)驗(yàn)規(guī)律的基礎(chǔ)上，提出了第11. 1866年，德國(guó)的西門子發(fā)明了使用電磁鐵的發(fā)電機(jī)，為電力工業(yè)開辟了道路。12

5、. 1876年，美國(guó)貝爾發(fā)明了電話，實(shí)現(xiàn)了電聲通信。13. 1879年，美國(guó)發(fā)明家愛迪生發(fā)明了電燈，使電進(jìn)入了人們的日常生活。 14. 1887年，德國(guó)的物理學(xué)家赫茲首次用人工的方法產(chǎn)生了電磁波。15. 隨之，俄國(guó)的波波夫和意大利的馬可尼，利用電磁波通信獲得成功，開創(chuàng)了人類無線通信的新時(shí)代。11. 1866年，德國(guó)的西門子發(fā)明了使用電磁鐵的發(fā)電機(jī)，為8-1 電荷 庫侖定律1. 電荷(Electric charge) 種類：正、負(fù)電荷電荷守恒e為基本電荷一個(gè)電子所帶電量電荷量子化： 是產(chǎn)生電磁場(chǎng)的源泉； 約定：電荷不說負(fù)就算正。點(diǎn)電荷：形狀和大小都可不計(jì)的帶電體可以簡(jiǎn)化為點(diǎn)電荷的條件：drq1d

6、q28-1 電荷 庫侖定律1. 電荷(Electri庫侖定律2. 庫侖定律(Coulombs Law) 適用條件：真空電荷相對(duì)靜止點(diǎn)電荷注：力的疊加庫侖定律2. 庫侖定律(Coulombs Law) 適用條例8-1(p9)：氫原子在基態(tài)下，電子在r=0.52910-10m 的球面附近出現(xiàn)的概率最大。試計(jì)算基態(tài)下電子和質(zhì)子之間的靜電力和萬有引力。 解: 由庫侖定律,電子和質(zhì)子間的靜電力為由萬有引力定律, 電子和質(zhì)子間的萬有引力為庫侖定律例8-1(p9)：氫原子在基態(tài)下，電子在r=0.529108-2 電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度1. 電場(chǎng)(Electric field) 兩種觀點(diǎn)超距作用直接作用無需時(shí)間電場(chǎng)電

7、荷1電荷2電場(chǎng)1電場(chǎng)2電荷1電荷2產(chǎn)生作用作用產(chǎn)生靜電場(chǎng)的主要表現(xiàn)：電場(chǎng)力：放到電場(chǎng)中的電荷要受到電場(chǎng)力電場(chǎng)力作功：電荷在電場(chǎng)中移動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力要作功。8-2 電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度1. 電場(chǎng)(Electric電量小（對(duì)待測(cè)電場(chǎng)影響?。┏叽缧?點(diǎn)電荷)2. 電場(chǎng)強(qiáng)度(Electric field intensity) q0q0電場(chǎng)強(qiáng)度定義：E與q0大小和符號(hào)無關(guān)E大小等于單位電荷受的電場(chǎng)力E方向?yàn)檎囼?yàn)電荷受的電場(chǎng)力方向q試驗(yàn)電荷q0的條件電量?。▽?duì)待測(cè)電場(chǎng)影響?。┏叽缧?點(diǎn)電荷)2. 電場(chǎng)強(qiáng)度(E3.電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算（1）點(diǎn)電荷的電場(chǎng)（3）連續(xù)分布電荷的電場(chǎng)（2）點(diǎn)電荷系的電場(chǎng)（場(chǎng)強(qiáng)疊加原理）電場(chǎng)強(qiáng)度的

8、計(jì)算3.電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算（1）點(diǎn)電荷的電場(chǎng)（3）連續(xù)分布電荷的電場(chǎng)場(chǎng)點(diǎn)P源點(diǎn)q（1)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算求點(diǎn)電荷q(源電荷)在p點(diǎn)(場(chǎng)點(diǎn))產(chǎn)生的電場(chǎng)點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)公式 +場(chǎng)點(diǎn)P源點(diǎn)q（1)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算求點(diǎn)電荷q(源電qiq2q0q1 （2) 點(diǎn)電荷系的電場(chǎng) 點(diǎn)電荷系電場(chǎng)強(qiáng)度疊加原理：電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算源電荷:q1 、 q2、qi、p點(diǎn)放檢驗(yàn)電荷q0， 則q0受力 p點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng) qiq2q0q1 （2) 點(diǎn)電荷系的電場(chǎng) 點(diǎn)電荷系電場(chǎng)強(qiáng)解：例8-5(P17).1 求電偶極子中垂線上的電場(chǎng)。(點(diǎn)電荷系）y+電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算電偶極矩（電矩）(ly)解：例8-5(P17).1 求電偶極子中垂線上的電

9、場(chǎng)。(點(diǎn)電電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算(3)連續(xù)帶電體的電場(chǎng)QdqP.2.由dq dE (利用點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)公式)3.由dE E = dE (利用場(chǎng)強(qiáng)疊加原理)1.把Q 無限多dqE = dE Ex = dEx Ey = dEy Ez = dEz4.建立坐標(biāo)，將矢量積分化作分量積分 解題步驟：(點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)積分法) 根據(jù)帶電體的對(duì)稱性，分析某分量積分是否為零。電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算(3)連續(xù)帶電體的電場(chǎng)QdqP.2.由dq 例8-6(P22). 求一均勻帶電直線在P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)。 解：建立坐標(biāo)，將 投影到坐標(biāo)軸上電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算確定 的方向確定 的大小選擇電荷元xy選擇積分變量，定積分限，進(jìn)行積分Pdx例8-6(P22). 求一均勻帶電直線在P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)。 解： 積分變量代換 代入積分表達(dá)式 同理可算出xdxPy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xdxPy電場(chǎng)強(qiáng)當(dāng)直線長(zhǎng)度無限長(zhǎng)均勻帶電直線的場(chǎng)強(qiáng)：電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算討論：極限情況當(dāng)直線長(zhǎng)度無限長(zhǎng)均勻帶電直線的場(chǎng)強(qiáng)：電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算討論：極 例8-7(P24) 求一均勻帶電圓環(huán)軸線上任一點(diǎn)x處的電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算xpR 解：建立坐標(biāo)，將 投影到坐標(biāo)軸上確定 的方向確定 的大小選擇電荷元r由對(duì)稱性 例8-7(P24) 求一均勻帶電圓環(huán)軸線上任