電荷電場強度

電荷電場強度第1頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月1什么是電磁學電磁運動是物質的一種基本運動形式。電磁學是研究電磁運動及其規(guī)律的物理學分支。2內容電荷、電流產生電場和磁場的規(guī)律；電場和磁場的相互作用；電磁場對電流、電荷的作用；電磁場中物質的各種性質。3意義在現(xiàn)代物理學中的地位是非常重要的。深入認識物質結構。是學習電工學、無線電電子學、自動控制、計算機技術等學科的基礎?！醯?頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月研究真空中靜電場的基本特性：靜電場的基本定律：庫侖定律、疊加原理靜電場的基本定理：高斯定理、環(huán)路定理

描述靜電場的物理量：電場強度、電勢

靜電場對電荷的作用第6章靜電場

StaticElectricField第3頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月6.1電荷的量子化電荷守恒定律1電荷量子化1913年,密立根(R.A.millikan)用液滴法從實驗中測出所有電子都具有相同的電荷,而且?guī)щ婓w的電荷是電子電荷的整數(shù)倍.

電荷的這種只能取離散的、不連續(xù)的量值的性質,叫做電荷的量子化.電子的電荷e稱為基元電荷,或電荷量子.1986年國際推薦值：e=1.60217733(49)×10-19C近似值:e=1.602×10-19C電荷是物質的一種屬性。第4頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月電荷守恒定律適用于一切宏觀和微觀過程(例如核反應和基本粒子過程)，是物理學中普遍的基本定律之一。3電荷守恒定律在孤立系統(tǒng)中,不管系統(tǒng)中的電荷如何遷移,系統(tǒng)電荷的代數(shù)和保持不變.——電荷守恒定律2電荷的相對論不變性在不同的參照系內觀察,同一個帶電粒子的電量不變.第5頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月6.2庫侖定律庫侖

(Charlse-AugustindeCoulomb1736~1806)1773年提出的計算物體上應力和應變分布情況的方法,是結構工程的理論基礎。1779年對摩擦力進行分析,提出有關潤滑劑的科學理論。1785-1789年,用扭秤測量靜電力和磁力,導出著名的庫侖定律。他還通過對滾動和滑動摩擦的實驗研究,得出摩擦定律。庫侖法國物理學家第6頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月1庫侖定律1785年ε0=8.85×10-12C2N-1m-2——真空中的電容率或介電常數(shù).O同號電荷O異號電荷第7頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月庫侖定律僅適用于點電荷間的相互作用，距離在10-17~107m范圍時，極為準確。2庫侖力的疊加原理庫侖力符合牛頓第三定律:點電荷:只有電量而無幾何形狀與大小的帶電體.條件:帶電體本身的線度<<到其它帶電體的距離.說明第8頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月6.3電場強度一靜電場電荷之間的相互作用是通過電場傳遞的,或者說電荷周圍存在有電場.在該電場中的任何帶電體,都受到電場的作用力.——近距作用2電場的物質性給電場中的帶電體施以力的作用。電場力對電場中的帶電體作功--電場具有能量。變化的電場以光速在空間傳播--電場具有動量。電場具有質量(靜止質量為0).(相對于觀察者)靜止的電荷產生的電場.電荷電場電荷1電場的概念3靜電場第9頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月二電場強度在場源電荷Q的靜電場中,放入試驗電荷q0,則q0的受的電場力為結論：F與r有關，而且還與試驗電荷q0有關。1實驗Qq02電場強度電場強度是電場的屬性,與試驗電荷的存在與否無關.能否說，E與F成正比，與q0成反比?

方向:

q0>0時,與電場力的方向一致。電荷q在電場E中受到的的電場力3電場力第10頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月Q三點電荷電場強度點電荷Q的電場中,試驗電荷q0受到的電場力為點電荷場強公式特點：(1)是非均勻電場；(2)具有球對稱性?！鮍--由場源指向場點第11頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月四電場強度的疊加原理1點電荷系的電場——電荷離散分布在點電荷系Q1,Q2,…,Qn的電場中，試驗電荷q0受到的作用力為P點的電場強度點電荷系電場中某點的場強等于各個點電荷單獨存在時在該點場強的矢量和?！B加原理Q1Qiq0P第12頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月2連續(xù)帶電體的場強

——電荷連續(xù)分布++++dq將帶電區(qū)域分成許多電荷元dq電荷體分布，dq=ρdV電荷面分布，dq=σdS電荷線分布，dq=λdl——體密度——面密度——線密度dE第13頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月4電場強度的計算方法離散型連續(xù)型步驟如下：任取電荷元dq，寫出dq在待求點的場強的表達式；選取適當?shù)淖鴺讼?，將場強的表達式分解為標量表示式；進行積分計算；寫出總的電場強度的矢量表達式，或求出電場強度的大小和方向；在計算過程中，要注意根據(jù)對稱性來簡化計算過程?！醯?4頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月求均勻帶電細棒外一點的場強。設棒長為l，帶電量q，電荷線密度為λ。解：例題1③建如圖所示坐標系,P點坐標為（x，0），dq=λdy；①取電荷元dq

；④將投影到坐標軸上②確定dq在場點P處形成的元場強,方向如圖P大小為第15頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月⑥統(tǒng)一變量（r、θ、y是變量）選θ

作為積分變量,利用幾何關系⑤疊加第16頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月θ:場源到場點的連線與+y軸夾角□第17頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月中垂線上一點的場強由對稱性，Ey=0則若x<<l

（無限長帶電線模型,即:θ1=0,θ2=π）討論□第18頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月求均勻帶電圓環(huán)軸線上一點的場強。設圓環(huán)帶電量為q，半徑為R解：例題2④建坐標；①取電荷元dq；②確定的方向③確定的大?、輰⑼队暗阶鴺溯S上第19頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月討論：當x>>R時，方向在x軸上，正負由q的正負決定。此時帶電圓環(huán)可看作點電荷.由對稱性可知，P點場強只有x分量q第20頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月求均勻帶電圓盤軸線上一點的場強。設圓盤帶電量為q

，半徑為R.解：例題3將帶電圓盤可看成許多同心圓環(huán)組成，取一半徑為r，寬度為dr的細圓環(huán)帶電量第21頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月相當于均勻無限大帶電平面附近的電場，場強垂直于板面，正負由電荷的符號決定。①當②當用泰勒級數(shù)展開帶電圓平面相當于點電荷。討論x第22頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月兩塊無限大均勻帶電平面，已知電荷面密度為

，計算場強分布。解：例題4由場強疊加原理兩板之間：兩板之外：E=0.□第23頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月一無限大均勻帶電平面上有一半徑為R的圓形小孔。求通過圓孔中心軸線上一點的場強。解：例題5補償法看成均勻帶電σ

的無限大平面與均勻帶電－σ

半徑為R的圓形平面的電場疊加。微元法：RrdrIt’syourturntohaveitdoneafterclass.第24頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月求一段均勻帶電圓弧所在圓心上的場強。設圓弧對應的圓心角為α。解：例題6取dq=λdl如圖示由對稱性，合場強僅有沿對稱軸方向的分量。取對稱軸第25頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月求均勻