电学12011.ppt

* * 第二篇 §6—1 电荷和库仑定律 §6—2 静电场 电场强度 §6—3 静电场的高斯定理 §6—4 电荷在电场中所受的力 §6—5 静电场的环路定理 §6—6 电势差和电势 §6—7 电场强度与电势梯度的关系 §6—8 静电场中的导体 §6—9 静电场中的电介质 §6—10 静电场的能量 第6章 静电场 电 荷 ? 电 荷 1. 引入描述电场性质的两个物理量： 电场强度 E 电势 U 研究 E、 U 之间的关系。 介绍计算E、 U 的几种方法。 2. 导出反映静电场性质的两条基本规律： 静电场的高斯定理 静电场的环路定理 3. 讨论静电场与导体、电介质相互作用的规律 电场 4. 讨论静电场中的能量 一、电荷 1.什么是电荷？ 电荷是物质 的基本属性 质量 电荷 2.电荷是量子化的 量子化：某物理量的值不是连续可取值而只 能取一些分立值，则称其为量子化。 自然界物体所带电荷： e = 1.602?10-19C 注意：在宏观电磁现象中电荷的不连续性表现不出来 ?引力相互作用的本领 ?电相互作用的本领 电荷? 只有两种 q = ±ne 基本电荷量子 n= 1,2,3… 1906-1917年,密立根用液滴法首先从实验上 证明了微小粒子带电量的变化不连续。 §6—1 电荷和库仑定律 3.电量是相对论不变量 4.电荷遵从守恒定律 电荷守恒定律的表述： 在一个和外界没有电荷交换的系统内，正负 电荷的代数和在任何物理过程中保持不变。 电荷守恒定律是物理学中普遍的基本定律 电子加速到 0.9999999997 m = 4.0825×104 mo 但是电子的电量: q= e = 1.602?10-19C 保持不变 二. 库仑定律 真空中两点电荷相互作用力 真空介电常数 q2所受的（q1给它的）力。 由 q1 指向 q2 的矢径方向上的单位矢量 实验证明： 库仑定律： 符号含在“ q ”内 反之 §6—2 静电场 电场强度 1. 静电场 电场由电荷产生，相对于观察者静止的电场叫静电场。 静电场的主要性质： （1）电场有力的性质： （2）电场有能的性质： （3）电场 对导体产生静电感应现象 对绝缘体（电介质） 产生极化现象 电场中任何带电体都受到电场力作用 电场力可以移动电场中的带电体 （电场力对带电体做功） 2. 静电场的定量描述 定义： 大小:等于单位正电荷受到的力 方向:沿正电荷受力方向 实际上 试验电荷 q0 在点电荷系 q1、q2、… q n 的电场中 p 点 电场中任一点 p 处的总场强,等于各点电荷单独存在 时在该点各自产生的场强的矢量和。 （1）电场强度： （2）场强叠加原理： 实验证明: 1 E r n E r 3. 场强 的计算 （1）点电荷电场中任意点 p 的场强 由 E 的定义： （2）点电荷系电场中任意点 p 的场强 由场强叠加原理： 用 定义 叠加原理 只与场源电荷q 有关。 与试验电荷q0 无关。 表示 q 指向 p 点的单位矢径。 符号含在 q 中 “q”为“+”时 ， 与 方向一致。 “q”为“-”时 ， 与 方向相反。 1 E r n E r （3）带电体电场中任意点 p 的场强： 电荷元：d q 若电荷连续分布： 矢量积分 实际计算时，分别算出： 或 例1. 真空中，无限长的电荷线均匀带正电荷，单位长度上的电荷为?， d q在 P 点产生的场强为： E沿 y 方向， 只需求 在 y方向的投影E y即可。 由对称性知 ：Ex=0 求直线外任一点P的场强 解：取d q ， 方向：沿 y 轴正向。 求：轴线上任一点 p 处的场强？ 例2. 半径为 r 的均匀带电圆环，总电量为 q ， 解：取 d q 由对称性知，E 沿 x 方向， 只需计算Ex 即可。E=Ex 讨论 方向： 沿 x 正向。 例3. 半径为 R 的均匀带电圆盘，面电荷密度为 + ? ， 求：圆盘轴线上任一点 p 的场强。 解：圆盘可视为许多小圆环