第7章-静电场--电子

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1、第三篇　电磁学1.电磁学是研究电磁现象及其规律的学科电荷及运动电荷产生电场和磁场的规律；电磁场对电荷及运动电荷的作用；电场和磁场的相互联系；电磁场对物质的各种效应。2.电磁作用是物质间四种基本相互作用之一电磁场电荷A电荷B电磁作用是“场”的作用(近距作用)存在于宏观物体间也存在微观粒子之间。弱核力强核力迄今为止，人类了解得最多的是电磁力，了解得最早但最少的是引力。第三篇　电磁学第7章静电场第8章稳恒磁场第9章电磁感应与电磁场第7章　静电场§7.1电场　电场强度§7.2电通量　高斯定理§7.3电场力的功　电势§7.4静电场中的导体和电介质§7.5电容　电容器§7.

2、6电场的能量静电场:相对于观察者静止的电荷产生的电场一个实验规律：库仑定律；两个物理量：电场强度、电势；两个定理：高斯定理、环路定理导体和电介质:都通过其电荷和外电场的相互作用而改变电荷分布及运动状态，这种改变又对电场产生影响。§7.1电场电场强度一、电荷及其性质电荷是物质的一种基本属性种类：正电荷(玻璃电)、负电荷(树脂电)性质：同号相吸、异号相斥电量：物体电荷多少的量度单位：库仑C一切相互作用下发生的过程都遵守。这是物理学中一条普遍规律!1.电荷守恒定律电荷量子化是实验结果2.电荷量子化1906—1917年，密立根最早从实验上证明电荷量子：e,q=NeN=1.2.3……198

3、6年推荐值：e=1.6021773310-19C3.相对论不变性实验还表明：一个电荷的电量与其运动状态无关.例如：H2分子和He原子——其中两个质子运动状况相差很大，但氢气、氦气均不带电！二、库仑定律1785年，库仑通过扭称实验得到:真空中的库仑定律施力受力SI位制中：q—库仑(C),F—牛顿(N),r—米(m)实验给出：k=8.9880109N·m2/C2真空中介电常数：0=8.85×10-12C-2·N-1·m-2受力电荷对施力电荷的单位位矢库仑定律适用的条件：①只适用于点电荷模型②施力电荷对观测者静止(受力电荷可运动)三、电场强度电相互作用如何实现？历史上经历超距作用

4、理论→法拉第近距作用电荷电场电荷1.电场电荷周围存在电场。场是物质存在的形式静止的点电荷周围存在着一种特殊的物质,称为静电场。电场的基本性质①对放在其内的任何电荷都有作用力②电场力对移动的电荷作功分布场2.电场强度从“力”的角度描述场中各点电场的强弱试验电荷:小电量，正点电荷，用q0表示。场力的性质场源若考察场中某一点则有逐点实验表明，比值与q0无关,而与场源性质，试验电荷在场中位置，场内介质分布有关.电场强度定义：是矢量，是空间坐标点的函数.单位：牛/库（N/C）四、场强叠加原理电力的叠加原理当有多个点电荷存在时,两个点电荷间的力不因第三个电荷存在而受影响所以某个点电荷受力

5、：场强的叠加原理++五、场强的计算1.点电荷在真空中的场强点电荷场源q(相对观测者静止)场点从源电荷指向场点场分布呈中心对称r→0，E→∞点电荷无意义☆在各向同性均匀无限大的电介质中的点电荷场强2.点电荷系的场强qi总场强:场强在坐标轴上的投影3.连续带电体的电场dqp注意:上式为矢量体积分.电荷元随不同的电荷分布应表达为体电荷分布dq=dV面电荷分布dq=dS线电荷分布dq=dl4.电偶极子指一对等量、异号的点电荷，其间距远小于它们到考察点的距离的点电荷系统。+q-q电偶极矩:(1)电偶极子场强解：对A点：y0Arx+q和-q的场强分别为对B点：Bry0ArxB点总场强大

6、小结论:注意：坐标原点的选择例:真空中有一均匀带电直线长为L，总电量为q，试计算距直线距离为a的P点的场强.已知P点和直线两端的连线与直线之间的夹角分别为1和2，如图所示.xy0aPdxx解:步骤:1.建立坐标，选电荷元dq=dx2.确定的大小和方向r3.将投影到坐标轴上4.选择适当的积分变量xy0aPdxxrr、、x三变量选一个积分变量选作为积分变量，因此讨论：当直线长度L→∞，或a→0,则1→0，2→r当异号时，E方向相反六、带电体在外电场中所受的作用讨论：如图已知q、d、S求两板间的所用力d电偶极子在外电场中受的力和力矩合力合力矩力矩总是使电矩转向的方

7、向，以达到稳定状态可见：力矩最大；力矩最小。§7.2电通量高斯定理一、电场线为形象描绘静电场而引入的一组空间曲线。1.图示方法电场线的切线方向表示场强方向电场线的密度则表示场强的大小△N为通过△S⊥的电场线数在电场中任一点处，通过垂直于E的单位面积上的电场线的数目等于该点处E的量值。2.电场线形状单个点电极带异号电荷的点电极带正电的点电荷电偶极子均匀带电的直线段3.静电场电场线的性质（1）起自正电荷(或∞处)、终止于负电荷(或∞处)，不形成闭合回线、也不中断。（2）任意两条电场线