电荷 库伦定律 电场.ppt

关于电荷库伦定律电场一.电荷的量子化1897年汤姆逊发现1913年密立根试验验证（不连续）最小基本电荷元电荷二.电荷守恒定律系统电荷的代数和不变如电子偶湮没a.量子化——自然界一个普遍法则注b.电荷基本性质正负性、量子性、守恒性、相对论不变性（Q与运动状态无关）2.第2页,共18页，星期六，2024年，5月6－2库仑定律真空电容率(F·m-1)方向（斥力）方向（引力）真空：两点电荷（模型）：(与F万类似)a.也适用均匀分布球形电荷（对称性）注b.对非点电荷c.对微观粒子F万Fe（微元法）为点电荷间作用力3.第3页,共18页，星期六，2024年，5月例1、在氢原子中，电子与质子的距离约为5.3?10-11m。求它们之间的万有引力和静电力。（已知G=6.67?10-11N·m2·kg-2，M=1.67?10-27kg,m=9.11?10-31kg）解：第4页,共18页，星期六，2024年，5月1.“场”概念的建立和发展英国牛顿：力可以通过一无所有的空间以无穷大速率传递，关键是归纳力的数学形式而不必探求其传递机制.法国笛卡尔：力靠充满空间的“以太”的涡旋运动和弹性形变传递.18世纪：力的超距作用思想风行欧洲大陆。第5页,共18页，星期六，2024年，5月英国法拉第：探索电磁力传递机制,由电极化现象和磁化现象提出“场”的概念。19世纪：英国麦克斯韦:建立电磁场方程，定量描述场的性质和场运动规律。第6页,共18页，星期六，2024年，5月二.电场强度一.静电场6－３电场强度物质实物场静电场物质性力性质—能性质—场点位置场源电荷Q空间分布唯一性原理：（Ｑ大小、形状、…）（大小、方向）场源电荷空间分布空间分布q0q0q04.第7页,共18页，星期六，2024年，5月点电荷q已知分布非点电荷qPQ+q0PQ0PQ0三.点电荷电场强度特点：非均匀场，球对称性Q0方向方向Q0径向+－真空中5.第8页,共18页，星期六，2024年，5月四.电场强度叠加原理真空中对q0p点：讨论：a.点电荷系（离散）b.带电体（连续）积分——场源电荷分布范围一般(几何法，正交解析法)矢量和+P6.第9页,共18页，星期六，2024年，5月电荷元+P式中—电荷元dq在P点的电场c.组合场dq的选取其它基本电荷—可避免重积分点电荷—有可能作重积分线元面元体元式中—已知电荷源的电场a.矢量求和基本法则（正交解析法）注离散连续b.对称性分析与利用—分析场的对称性，建立恰当坐标系7.第10页,共18页，星期六，2024年，5月电偶极矩(电矩)五.电偶极子的电场强度1.电偶极子（有极分子电模型）2.讨论电偶极子的场分布正负等量电荷±q，rr0+-oP（1）轴线上一点Axr0且.+-o8.第11页,共18页，星期六，2024年，5月（2）垂直平分线上一点B+-.o建立图示坐标系（利用对称性）由对称性知Ey=0则式中9.第12页,共18页，星期六，2024年，5月Pa?1?2yxo例1、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?）?dxx解：电荷元：dq=?dxdEdExdEyr第13页,共18页，星期六，2024年，5月[例2]正电荷q均匀分布在半径为R的圆环上.计算通过环心点O并垂直圆环平面的轴线上任一点P处的电场强度.分析：a.线分布，dq取线元形式点电荷b.对称性分析与利用c.物理问题常变量识别本题：改变dq位置，rθ均常量、结论（记住）10.第14页,共18页，星期六，2024年，5月令讨论:a.圆环—“点电荷”b.环心处（x=0）（对称性）c.极值极大值11.第15页,共18页，星期六，2024年，5月[例3]有一半径为R，电荷均匀分布的薄圆盘，其电荷面密度为?