ch11-静止电荷的电场.ppt

例: 均匀带电球壳 2) 球壳外 1) 球壳内 E=0，可由对称性分析得来 r R 均匀带电球体场强分布曲线 在球内 在球外 例: 无限大均匀带电平面产生的场强 E 的方向: 垂直板面向外， 大小: 距板同远处E 大小相同。 解: 2) 高斯面: 取圆柱体 3) 计算 由 1) 对称性分析 S侧 S底 P P点场强大小与它到平面的距离无关. 因此, 无限大均匀带电平面两侧的电场为均匀场, 场强的方向垂直于平面指向两侧. S侧 S底 P 例: 求无限长均匀带电圆柱的电场分布 P o h r R E 1) 对称性分析 1. 柱面内一点 2) 高斯面：选过P 点半径为oP，高为h 的同轴圆柱面 3) 计算： 圆柱内任一点的场强沿径向。距中心同远处场强相同 解: * College Physics 第11章 静止电荷的电场 掌握电荷、库仑定律与叠加原理； 能计算静止点电荷的电场及其叠加； 3. 掌握电场线、电通量和高斯定律； 4. 能利用高斯定理计算静电场的分布。 第一讲：第1-4节 第二讲：第5-7节 主要内容： 习题课 作业：1, 3, 6, 9, 11, 14, 17, 19 §11-1 电荷 §11-2 库仑定律与叠加原理 了解静电现象 了解电荷量子化概念和电荷守恒定律 掌握库仑定律及其适用条件 掌握用库仑定律和电场叠加原理计算电场分布 第一讲 §11-3 电场和电场强度 §11-4 静止的点电荷的电场及其叠加 §11-1 电荷 一、对电荷的基本认识 1. 电荷的种类：两种电荷 2. 电荷的量子性: 密立跟实验(1906－1917年) 4. 电量是相对论不变量 3. 电荷守恒定律 Q=Ne, e=1.60?10-19C 夸克带分数电荷 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. 摩擦生电荷; 感应带电荷; 电子对的产生和湮灭等 一、库仑定律(1785年) 真空介电常数?0 =8.85?10-12 C2/N.m2 两个静止电荷之间的作用力符合第三定律; q1, q2为代数量,带正电荷为正, 反之为负; 适用于真空中的静止点电荷. q1 q2 r q1受力： q2受力： §11-2 库仑定律与叠加原理 二、电力的叠加原理 qi q ri q1 q2 qn 两个以上的点电荷对一个点电荷的作用力,等于各个电荷单独存在时对改点电荷作用力的矢量和. 两个点电荷之间的作用力并不因第三个点电荷的存在而有所改变。 §11-3 电场和电场强度 一、电场 1. 历史上两种观点 超距作用 法拉第场论观点 3. 电场的基本性质 电荷周围产生电场; 电荷在电场中受力作用; 电场传播速度为光速. 2. 电场 静电场: 相对于观察者是静止的电荷周围存在的电场，是电磁场的一种特殊形式。 带电体周围存在的一种特殊物质。 二、电场强度 电量要充分地小, 线度足够小. 1. 试验电荷 q0 qi qn q1 描述电场中各点电场强弱的物理量 q0 放在电场中P点, 受力 , 而比值 , 与q0无关. 电场强度的大小和方向仅由场源电荷的分布决定, 与试验电荷的引入和大小无关. 2. 电场强度 一、 电场强度的性质 2) 量纲: 在国际单位制中 单位：N/C 或 V/m 3) 电场强度的可叠加性 是矢量场, 位置的函数 1) 4) 电场强度与电场力的关系 §11-4 静止的点电荷的电场及其叠加 二、电场强度的计算 1. 点电荷Q所产生电场的电场强度 电荷q 在电场中受力 电场强度： 是由源电荷Q 指向场点. 场强方向是正电荷受力方向. 2. 点电荷系所产生的电场的电场强度 3. 电荷连续分布的带电体所产生的电场强度 电荷连续分布, 在带电体上取微元电荷 dq, 由点电荷的场强公式写出场强, 根据场强叠加原理求矢量和(即求积分) 分量形式: 其中 体电荷 面电荷 线电荷 电偶极子: 一对靠得很近的等量异号的点电荷组成的系统. 电偶极矩: ,其中 由?q 指向+q 例:求电偶极子产生的电场强度. 1) 电偶极子轴线延长线上任一点P 的场强 解: +q ?q P o 2. 电偶极子轴线的中垂线上任一点的场强 +q ?q o P ? 3. 空间任一点P +q ?q o P 当P 点在连线上正电荷右侧 当P 点在连线的中垂线上 例: 求均匀带电直线外任一点的场强 解: 1) 建立坐标系 2) 选积分元 3) 分量式 4) 统一积分变量，分别积分 电场强度为 L2 x y 0 a p y L1 dq ? 同理: 合电场: 讨论: 1) 在导线的中垂线上 2) 3)