電場(chǎng)強(qiáng)度講座

§8-2電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度一、電場(chǎng)1.“場(chǎng)〞概念的引入17世紀(jì)英國(guó)牛頓：力可以通過(guò)一無(wú)所有的空間以無(wú)窮大速率傳遞，歸納力的數(shù)學(xué)形式而不必探求力傳遞機(jī)制。法國(guó)笛卡爾：力靠充滿空間的“以太〞的渦旋運(yùn)動(dòng)和彈性形變傳遞。電荷電荷英國(guó)法拉第：探索電磁力傳遞機(jī)制,由電極化現(xiàn)象和磁化現(xiàn)象提出“場(chǎng)〞的概念。18世紀(jì)：力的超距作用思想風(fēng)行歐洲大陸。20世紀(jì)愛因斯坦:相對(duì)論加強(qiáng)了場(chǎng)概念的重要性，質(zhì)能關(guān)系揭示出實(shí)物與場(chǎng)不能截然劃分。場(chǎng)本身參與能量和動(dòng)量交換。光子理論認(rèn)為電磁場(chǎng)由光子組成，帶電粒子通過(guò)交換光子相互作用。電荷電場(chǎng)電荷19世紀(jì)英國(guó)麥克斯韋:建立電磁場(chǎng)方程，定量描述場(chǎng)的性質(zhì)和場(chǎng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律。BA費(fèi)曼圖用、來(lái)分別描述靜電場(chǎng)的上述兩項(xiàng)性質(zhì)2.靜電場(chǎng)相對(duì)于觀察者靜止的帶電體周圍的電場(chǎng)

靜電場(chǎng)的對(duì)外表現(xiàn)：(1)場(chǎng)中任何帶電體受電場(chǎng)力作用——

動(dòng)量傳遞(2)帶電體在電場(chǎng)中移動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)對(duì)帶電體做功——能量傳遞二、電場(chǎng)強(qiáng)度場(chǎng)源電荷：產(chǎn)生電場(chǎng)的點(diǎn)電荷、點(diǎn)電荷系、或帶電體。試探電荷：1.電場(chǎng)強(qiáng)度定義

點(diǎn)電荷

電荷足夠小場(chǎng)源電荷試探電荷

單位:N/C;V/m。

和試探電荷無(wú)關(guān)

電荷q0受電場(chǎng)力:

定義:單位試探電荷所受的電場(chǎng)力場(chǎng)源電荷試探電荷1.電場(chǎng)強(qiáng)度定義思考：試探電荷q0的正負(fù)怎樣影響原場(chǎng)假設(shè)場(chǎng)源電荷q>0q0>0時(shí)q0<0時(shí)F/q0(實(shí)驗(yàn)值〕<E〔真值〕F/q0>E(F由測(cè)力器測(cè)出〕假設(shè)場(chǎng)源電荷q<0q0>0時(shí)F/q0>Eq0<0時(shí)F/q0<E三、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）場(chǎng)強(qiáng)疊加原理和點(diǎn)電荷系的電場(chǎng)空間矢量函數(shù)研究靜電場(chǎng)即對(duì)各種場(chǎng)源電荷求其分布。

1.點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)公式球?qū)ΨQ分布場(chǎng)點(diǎn)源點(diǎn)q+由靜電場(chǎng)力疊加原理靜電場(chǎng)強(qiáng)疊加原理：點(diǎn)電荷系電場(chǎng)中某點(diǎn)總場(chǎng)強(qiáng)等于各點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)矢量和。即2.電場(chǎng)強(qiáng)度疊加原理(2)點(diǎn)電荷系的電場(chǎng)場(chǎng)點(diǎn)q1+q2-(2)連續(xù)帶電體+例1.求電偶極子的電場(chǎng)電偶極子：相距很近的等量異號(hào)電荷電偶極矩〔電矩〕：+電偶極子的軸:(1)軸線延長(zhǎng)線上A的場(chǎng)強(qiáng)..+-〔2〕軸線中垂線上一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度..+-例2.求一均勻帶電直線在P點(diǎn)的電場(chǎng)。解：建立直角坐標(biāo)系取線元dx帶電將投影到坐標(biāo)軸上xyθPdx積分變量代換代入積分表達(dá)式同理可算出xdxθPy當(dāng)直線長(zhǎng)度無(wú)限長(zhǎng)均勻帶電直線的場(chǎng)強(qiáng)：{討論：極限情況:

例3：求一均勻帶電圓環(huán)軸線上任一點(diǎn)x處的電場(chǎng)。由對(duì)稱性解：所以，由對(duì)稱性當(dāng)dq

位置發(fā)生變化時(shí)，它所激發(fā)的電場(chǎng)矢量構(gòu)成了一個(gè)圓錐面。.討論：(1)環(huán)心處相當(dāng)于點(diǎn)電荷的電場(chǎng)公式例4求均勻帶電圓盤軸線上任一點(diǎn)的電場(chǎng)。解：由例3均勻帶電圓環(huán)軸線上一點(diǎn)的電場(chǎng)p討論：2.當(dāng)xR>>1.當(dāng)<<xR無(wú)限大均勻帶電平面的場(chǎng)強(qiáng)，勻強(qiáng)電場(chǎng)可視為點(diǎn)電荷的電場(chǎng)(1)無(wú)限大帶電平面產(chǎn)生與平面垂直的均勻電場(chǎng)(2)兩平行無(wú)限大帶電平面（）的電場(chǎng)+=兩平面間兩平面外側(cè)求電場(chǎng)的根本方法：用點(diǎn)電荷〔或典型電荷〕電場(chǎng)公式和場(chǎng)強(qiáng)疊加原理典型帶電體電場(chǎng)的分布：3.均勻帶電圓環(huán)軸線上：2.無(wú)限長(zhǎng)均勻帶電直線：垂直于帶電直線4.無(wú)限大均勻帶電平面：垂直于帶電面1.點(diǎn)電荷電場(chǎng):四.電場(chǎng)線〔電場(chǎng)的圖示法〕

(1)曲線上每一點(diǎn)切線方向?yàn)樵擖c(diǎn)電場(chǎng)方向,(2)通過(guò)垂直于電場(chǎng)方向單位面積電場(chǎng)線數(shù)為該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小.規(guī)定:點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線正點(diǎn)電荷+負(fù)點(diǎn)電荷一對(duì)等量異號(hào)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線+一對(duì)等量正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線++一對(duì)不等量異號(hào)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線均勻帶電直導(dǎo)線的電場(chǎng)線＋q帶電平行板電容器的電場(chǎng)線++++++++++