《静电场和稳恒电场》PPT课件

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1、第四篇电磁学电能是应用最广泛的能源；电磁波的传播实现了信息传递；电磁学与工程技术各个领域有十分密切的联系；电磁学的研究在理论方面也很重要。1905年爱因斯坦建立狭义相对论1865年麦克斯韦提出电磁场理论1820年奥斯特发现电流对磁针的作用公元前600年1831年法拉第发现电磁感应古希腊泰勒斯第一次记载电现象静电场与稳恒电场第八章静电场----相对于观察者静止的电荷产生的电场稳恒电场—不随时间改变的电荷分布产生不随时间改变的电场两个物理量：场强、电势；一个实验规律：库仑定律；两个定理：高斯定理、环流定理电荷守恒定律：在一个孤立系统内发生

2、的过程中，正负电荷的代数和保持不变。电荷的量子化效应：Q=Ne8-1电场电场强度一、电荷电荷的种类：正电荷、负电荷电荷的性质：同号相吸、异号相斥电量：电荷的多少单位：库仑符号：C二、库仑定律——真空介电常数。——单位矢量，由施力物体指向受力物体。——电荷q1作用于电荷q2的力。真空中两个静止的点电荷之间的作用力（静电力），与它们所带电量的乘积成正比，与它们之间的距离的平方成反比，作用力沿着这两个点电荷的连线。讨论库仑定律包含同性相斥，异性相吸这一结果。(a)q1和q2同性，则q1q2>0,和同向，方程说明1排斥2斥力(b)q1和q2异

3、性，则q1q2<0,和反向，方程说明1吸引2引力注意：只适用两个点电荷之间数学表达式离散状态连续分布静电力的叠加原理作用于某电荷上的总静电力等于其他点电荷单独存在时作用于该电荷的静电力的矢量和。所以库仑力与万有引力数值之比为电子与质子之间静电力（库仑力）为吸引力电子与质子之间的万有引力为例：在氢原子中，电子与质子的距离为5.310-11米，试求静电力及万有引力，并比较这两个力的数量关系。忽略！解：由于电子与质子之间距离约为它们自身直径的105倍，因而可将电子、质子看成点电荷。三、电场强度电场叠加性研究方法：能法—引入电势u力法—引入

4、场强对外表现：a.对电荷（带电体）施加作用力b.电场力对电荷（带电体）作功电场强度场源电荷试验电荷电场电荷电荷1.由是否能说，与成正比，与成反比？讨论2.一总电量为Q>0的金属球，在它附近P点产生的场强为。将一点电荷q>0引入P点，测得q实际受力与q之比为，是大于、小于、还是等于P点的四、场强叠加原理点电荷系连续带电体1.点电荷的电场五、电场强度的计算2.点电荷系的电场设真空中有n个点电荷q1,q2,…qn，则P点场强场强在坐标轴上的投影例1．电偶极子如图已知：q、-q、r>>l，电偶极矩求：A点及B点的场强解：A点设+q和-q的场强

5、分别为和对B点：结论3.连续带电体的电场电荷元随不同的电荷分布应表达为体电荷面电荷线电荷例2求一均匀带电直线在O点的电场。已知：q、a、1、2、。解题步骤1.选电荷元5.选择积分变量4.建立坐标，将投影到坐标轴上2.确定的方向3.确定的大小选θ作为积分变量当直线长度无限长均匀带电直线的场强当方向垂直带电导体向外，当方向垂直带电导体向里。讨论课堂练习求均匀带电细杆延长线上一点的场强。已知q,L,a例3求一均匀带电圆环轴线上任一点x处的电场。已知：q、a、x。yzxxpadqr当dq位置发生变化时，它所激发的电场矢量构成了一个圆锥面

6、。由对称性a.yzxdqyzxxpadqr讨论（1）当的方向沿x轴正向当的方向沿x轴负向（2）当x=0,即在圆环中心处，当x（3）当时，这时可以把带电圆环看作一个点电荷这正反映了点电荷概念的相对性1.求均匀带电半圆环圆心处的，已知R、电荷元dq产生的场根据对称性课堂练习：取电荷元dq则由对称性方向：沿Y轴负向2.求均匀带电一细圆弧圆心处的场强，已知,,R例4求均匀带电圆盘轴线上任一点的电场。已知：q、R、x求：Ep解：细圆环所带电量为由上题结论知：RrPx讨论1.当R>>x（无限大均匀带电平面的场强）2.当R<

7、限大均匀带电平面，已知电荷面密度为，计算场强分布。两板之间：两板之外：E=0六．带电体在外电场中所受的力课堂讨论：如图已知q、d、S求两板间的所用力d解：由场强叠加原理例6计算电偶极子在均匀电场中所受的合力和合力矩已知解：合力合力矩将上式写为矢量式力矩总是使电矩转向的方向，以达到稳定状态可见：力矩最大；力矩最小。在电场中画一组曲线，曲线上每一点的切线方向与该点的电场方向一致，这一组曲线称为电力线。dS通过无限小面元dS的电力线数目de与dS的比值称为电力线密度。我们规定电场中某点的场强的大小等于该点的电力线密度一、电场的图示法

8、电力线8-2电通量高斯定理大小：方向：切线方向=电力线密度电力线性质：2、任何两条电力线不相交。1、不闭合，不中断起于正电荷、止于负电荷；总结：点电荷的电力线正电荷负电荷++一对等量异号电荷的电力线一对等量正点电荷的电力