大學(xué)物理靜電場(chǎng)課件公開(kāi)課一等獎(jiǎng)?wù)n件省賽課獲獎(jiǎng)?wù)n件

第八章靜止電荷電場(chǎng)主要內(nèi)容描述靜電場(chǎng)兩個(gè)基本物理量：電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)靜電場(chǎng)兩個(gè)基本定理：高斯定理和環(huán)流定理電勢(shì)與電場(chǎng)關(guān)系

相對(duì)于觀測(cè)者為靜止電荷稱為靜電荷。它在空間所產(chǎn)生場(chǎng)為靜電場(chǎng)，它是電磁場(chǎng)一種特殊狀態(tài)。重點(diǎn)討論真空中靜電場(chǎng)。第1頁(yè)電互相作用庫(kù)侖定律靜電場(chǎng)穩(wěn)恒電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度電通量高斯定理環(huán)路定理電勢(shì)靜電場(chǎng)基本性質(zhì)與帶電粒子互相作用導(dǎo)體靜電平衡電位移矢量介質(zhì)中高斯定理電介質(zhì)極化電場(chǎng)能靜電力疊加原理電容構(gòu)造框圖第2頁(yè)重點(diǎn)真空中庫(kù)侖定律點(diǎn)電荷概念電場(chǎng)強(qiáng)度矢量場(chǎng)強(qiáng)疊加原理難點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度矢量計(jì)算（疊加法）第3頁(yè)§8.1靜電基本性質(zhì)一、電荷極性電荷概念

把帶電體所帶電稱為電荷。正電荷和負(fù)電荷物體帶電辦法++AB++AB++AB①、接觸起電（電荷轉(zhuǎn)移，電子轉(zhuǎn)移）②、感應(yīng)起電+AB-+C-+AB+C③、摩擦起電第4頁(yè)二、電荷守恒性

在一種孤立帶電系統(tǒng)中（即沒(méi)有凈電荷通過(guò)其界面），無(wú)論發(fā)生如何物理過(guò)程，系統(tǒng)所具有正負(fù)電荷電量代數(shù)和總是保持不變。——電荷守恒定律電荷運(yùn)動(dòng)不變性

一種電荷電量與它運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，即系統(tǒng)所帶電荷與參照系選用無(wú)關(guān)。物體帶電本質(zhì)

兩種物體間發(fā)生了電子轉(zhuǎn)移。即一物體失去電子帶正電，另一物體得到電子帶負(fù)電。三、電荷量子性電量

電荷量子性密立根油滴試驗(yàn)第5頁(yè)四、庫(kù)侖定律電性力

同號(hào)電荷相斥，異號(hào)電荷相吸。這種互相作用稱為電性力。1785年

法國(guó)物理學(xué)家?guī)靵觯–.A.Coulomb）扭秤試驗(yàn)點(diǎn)電荷（抱負(fù)模型）

當(dāng)帶電體大小和帶電體之間距離相比很小時(shí)，這種帶電體就可看作點(diǎn)電荷。（忽視其形狀和大?。┱婵罩袔?kù)侖定律矢量式：第6頁(yè)目標(biāo)：使背面大量電磁學(xué)公式不出現(xiàn)因子。引入真空電容率(1986年推薦值)：第7頁(yè)P(yáng)?q0q1???q2qN?Qdqq0?P②、帶電體------矢量積分①、點(diǎn)電荷系------矢量和(平行四邊形法則)庫(kù)侖力符合矢量疊加性那么電荷之間作用是通過(guò)什么作用呢？第8頁(yè)§8.2電場(chǎng)和電場(chǎng)強(qiáng)度一、電場(chǎng)場(chǎng)論觀點(diǎn)（法拉第）

沒(méi)有物質(zhì)，物體之間互相作用是不也許發(fā)生。根據(jù)場(chǎng)論觀點(diǎn)：（1）特殊媒介物質(zhì)——電場(chǎng)互相作用電荷電荷電場(chǎng)電荷電荷電場(chǎng)激發(fā)電場(chǎng)力（2）電場(chǎng)力（3）電場(chǎng)是物質(zhì)一種特殊形態(tài)，不但存在于帶電體內(nèi)，并且存在于帶電體外，彌漫在整個(gè)空間。第9頁(yè)靜電場(chǎng)

靜止電荷周圍電場(chǎng)稱為靜電場(chǎng)（該電荷稱為場(chǎng)源電荷）。（1）靜電場(chǎng)僅是電磁場(chǎng)一種特殊形態(tài)。（2）電磁場(chǎng)與實(shí)物物質(zhì)同樣具有質(zhì)量、能量、動(dòng)量等。（3）電磁場(chǎng)可同步在空間疊加。靜電場(chǎng)主要體現(xiàn)用、來(lái)分別描述靜電場(chǎng)上述兩項(xiàng)性質(zhì)（1）場(chǎng)中任何帶電體都受電場(chǎng)力作用—

動(dòng)量傳遞（2）帶電體在電場(chǎng)中移動(dòng)時(shí)，場(chǎng)對(duì)帶電體做功—能量傳遞(3)靜電場(chǎng)對(duì)放在其中導(dǎo)體有感應(yīng)作用，對(duì)置于其中電介質(zhì)有極化作用第10頁(yè)二、電場(chǎng)強(qiáng)度場(chǎng)源電荷：產(chǎn)生電場(chǎng)點(diǎn)電荷、點(diǎn)電荷系、或帶電體.引入試驗(yàn)電荷——點(diǎn)電荷（電量足夠小，不影響原電場(chǎng)分布）定義：電場(chǎng)強(qiáng)度（場(chǎng)強(qiáng)）

電場(chǎng)中某點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度在量值上等于放在該點(diǎn)單位正試驗(yàn)電荷所受電場(chǎng)力，其方向與正試驗(yàn)電荷受力方向一致。第11頁(yè)一般情況：——（為空間矢量點(diǎn)函數(shù)。）單位（SI）：1、點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)根據(jù)庫(kù)侖定律，有+q-q本章重點(diǎn)第12頁(yè)2、點(diǎn)電荷系場(chǎng)強(qiáng)

設(shè)場(chǎng)源由

n

個(gè)點(diǎn)電荷組成，作用在場(chǎng)中某點(diǎn)P處試驗(yàn)電荷上力為各點(diǎn)電荷所產(chǎn)生力矢量和。場(chǎng)強(qiáng)疊加原理第13頁(yè)分量式：大?。悍较颍?/p>

點(diǎn)電荷系在某點(diǎn)產(chǎn)生場(chǎng)強(qiáng)，等于每一種點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)分別產(chǎn)生場(chǎng)強(qiáng)矢量和?！獔?chǎng)強(qiáng)疊加原理點(diǎn)電荷系電場(chǎng)強(qiáng)度公式第14頁(yè)電荷體密度電荷面密度電荷線密度3、電荷連續(xù)分布帶電體場(chǎng)強(qiáng)分布P第15頁(yè)三.計(jì)算場(chǎng)強(qiáng)分布基本辦法由定義求.由高斯定理求.計(jì)算辦法由點(diǎn)電荷公式和疊加原理求.由與關(guān)系求.基本辦法：已知場(chǎng)源電荷分布將帶電體當(dāng)作許多點(diǎn)電荷集合標(biāo)準(zhǔn)上可求出任意場(chǎng)源電荷場(chǎng)強(qiáng)分布點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)公式和場(chǎng)強(qiáng)疊加原理第16頁(yè)2.點(diǎn)電荷系1.點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)公式3.連續(xù)帶電體球?qū)ΨQ分布第17頁(yè)例1.電偶極子電場(chǎng)是由電介質(zhì)極化，電磁波發(fā)射、接收，中性原子間互相作用……總結(jié)出抱負(fù)模型.分子分子無(wú)外場(chǎng)電偶極子：相距很近等量異號(hào)電荷描述其性狀－電偶極矩：第18頁(yè)求電偶極子軸線延長(zhǎng)線上場(chǎng)強(qiáng)A

場(chǎng)強(qiáng)-qqlXAxo解：E+E-第19頁(yè)計(jì)算電偶極子中垂線上任一點(diǎn)B場(chǎng)強(qiáng)。

-qqlrBEBE+E-解：由于r>>l因此第20頁(yè)例2.均勻帶電細(xì)棒電場(chǎng)。已知：電荷線密度場(chǎng)點(diǎn)求：

解：建立坐標(biāo)系取方向：與+x

夾角為大?。旱?1頁(yè)各電荷元在P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向不一樣，應(yīng)當(dāng)用分量積分：統(tǒng)一變量：第22頁(yè)得：討論：對(duì)接近直線場(chǎng)點(diǎn)如何？第23頁(yè)即抱負(fù)模型—無(wú)限長(zhǎng)帶電直線場(chǎng)強(qiáng)公式：練習(xí)：如圖所示已知：求：AB所受無(wú)限長(zhǎng)帶電直線力由對(duì)稱性可知場(chǎng)強(qiáng)方向垂直于帶電直線。第24頁(yè)解：建立如圖坐標(biāo).在AB上坐標(biāo)x處取電荷元無(wú)限長(zhǎng)帶電直線在x處場(chǎng)強(qiáng)dq受力大?。簩懗墒噶渴剑褐赶蛉Q于是同號(hào)還是異號(hào).第25頁(yè)

例3.均勻帶電細(xì)圓環(huán)軸線上電場(chǎng)求：已知：，場(chǎng)點(diǎn)第26頁(yè)各電荷元在P

點(diǎn)方向不一樣，分布于一種圓錐面上，將分解為平行于x

軸分量和在垂直于x

軸平面內(nèi)分量由分布對(duì)稱性可知第27頁(yè)討論：環(huán)心處第28頁(yè)例4、求均勻帶電圓盤軸線上任一點(diǎn)電場(chǎng)。已知：q，R，xRrdr解：由例3均勻帶電圓環(huán)軸線上一點(diǎn)電場(chǎng)xP第29頁(yè)討論：１.當(dāng)<<xR可視為點(diǎn)電荷電場(chǎng)第30頁(yè)２.當(dāng)xR>>無(wú)限大均勻帶電平面場(chǎng)強(qiáng)，勻強(qiáng)電場(chǎng)第31頁(yè)ⅠⅡⅢ三個(gè)區(qū)域電場(chǎng)強(qiáng)度E=？

用兩個(gè)平行帶電板接近后，在兩極板之間就得到均勻電場(chǎng)，這就是取得勻強(qiáng)電場(chǎng)辦法。第32頁(yè)例4、無(wú)限大帶正電平面上有一種半徑為R園洞，求平面外軸線上一點(diǎn)P場(chǎng)強(qiáng)。PxR解：用挖補(bǔ)法所求P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)可以為是無(wú)限大帶正電平面在P點(diǎn)產(chǎn)生場(chǎng)強(qiáng)，與半徑為R帶負(fù)電圓面在P點(diǎn)產(chǎn)生場(chǎng)強(qiáng)失量疊加。第33頁(yè)P(yáng)xR方向→方向←第34頁(yè)電場(chǎng)強(qiáng)度小結(jié)電場(chǎng)強(qiáng)度定義：