高校大学物理静电场电场强度课件.ppt

* 8.2 电场 电场强度 一、电场 1. 电荷之间的相互作用是通过电场传递的, 或者说电荷周围存在有电场, 引入该电场的任何带电体, 都受到电场的作用力, 这就是所谓的近距作用。 电荷 电场 电荷 2.电场的物质性 a.对电场中的带电体施以力的作用。 * b.当带电体在电场中移动时, 电场力作功。 c.变化的电场以光速在空间传播。 电场具有动量、质量和能量,体现了它的物质性。 3.电场与实物之间的不同在于它具有叠加性。 静止电荷产生的场称为静电场。 (表明电场具有能量) (表明电场具有动量) * 二、电场强度 2. 将正检验电荷 q0 放在电场中的不同位置,受到的电场力的值和方向均不同, 但对某一点而言，力与电荷之比为一不变的矢量。 1. 检验电荷 q0 带电量足够小; 质点。 * 单位正电荷在电场中某点所受到的电场力。 定义电场强度 电场中某点的电场强度的大小等于单位电荷在该点受力的大小，其方向为正电荷在该点受力的方向。 物理意义 * 2.电场强度与检验电荷无关, 反映电场本身的性质。 单位: N/C (SI) 1.电场强度是描述电场的力的性质的物理量。 3.电场是一个矢量场。 4.电荷在场中受到的力： 讨论 * 几种带电体的电场 * 三、电场强度叠加原理 1. 点电荷的电场强度 正电荷 负电荷 O 场源 * 2. 电场场强的叠加原理 点电荷系 点电荷系在某点P产生的电场强度等于各点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。 * 3. 任意带电体（连续带电体）的场强 将带电体分成很多元电荷 dq , 求出它在任意场点 p 的场强 对场源求积分,可得总场强 带电体电荷分为线分布、面分布和体分布。 p ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ * 体电荷分布带电体的场强 面电荷分布带电体的场强 线电荷分布带电体的场强 电荷的体密度 电荷的面密度 电荷的线密度 点电荷的 电场强度 公式 场强叠加 原理 任意点电荷系的场强 原则上讲： 可以求得 * 例1 电偶极子的电场 两个等量异号电荷 ＋q 和－ q ,相距为 l (相对于所求场点很小), 称为电偶极子。 (1) 延长线上A点的场强 方向沿 x 轴正向。 -q 0 +q A x * 因为 x l ，有 -q 0 +q A x * 电偶极子延长线上一点的场强与电偶极子电矩的二倍成正比, 与该点离中心距离的三次方成反比, 方向与电矩方向相同。 定义电偶极矩(电矩) 方向由 -q 指向+ q 。 或 -q +q * (2)在中垂线上距离中心较远处一点的场强 * 场强与电矩成正比,与该点离中心的距离的三次方成反比, 方向与电矩方向相反。 * 例2电偶极子在均匀电场中受到的力偶矩。 解 在匀强电场中电偶极子的电荷受力 相对于O点的力矩： * (1) 力偶矩最大。 (电偶极子处于稳定平衡） 力偶矩为零。 (2) (3) 力偶矩为零。 （电偶极子处于非稳定平衡） 讨论 * 解: 在圆环上任选 dq , 引矢径 r 至场点, 由对称性可知, p 点场强只有 x 分量。 例3 均匀带电圆环轴线上一点的场强。设圆环带电量为q , 半径为R。 dE// dE⊥ P * (1) 当 x = 0时，即在圆环中心处 (2) 若 x R ，则 可以把带电圆环视为一个点电荷。 讨论 dE// dE⊥ P * 例4均匀带电圆盘轴线上一点的场强。设圆盘带电量为 q , 半径为R。 解 带电圆盘可看成许多同心的圆环组成, 取一半径为r, 宽度为dr 的细圆环带电量： p * (1)当R x ，可视为无限大平板。 + + + + + + + + ? 电场强度垂直带电平面 讨论 * E1 E2 (2) E1 E1 E2 E2 (3) 补偿法 p x O ? -? a y x ?1 ?2 o P 例5.真空中有均匀带电直线，长为L，总电量为Q。线外有一点P，离开直线的垂直距离为a，P点和直线两端连线的夹角分别为?1和?2 。求P点的场强。（设电荷线密度为?） dx x 解： 电荷元：dq=?dx dE dEx dEy ? r 无限长带电直线： ?1 = 0 ，?2 = ? 若点P在均匀带电直线的中垂线上, * 例6 如图，一均匀带电的无限长直线段，电荷线密度 ?1 , 另有一均匀带电直线段, 长度为l ,电荷密度为 ?2 ，两线互相垂直且