大学物理电荷和静电场.ppt

《大学物理电荷和静电场.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、电荷与静电场第一节电荷和库仑定律一.电荷1.电荷的基本特性a.电荷只有两种：正电荷（质子），负电荷（电子）；b.电荷的量是量子化取值c.微观粒子所带电荷普遍存在一种对称性（反粒子）；d.遵从电荷守恒定律e.电量的大小与它的运动速度无关。2.点电荷的概念a.点电荷概念的应用条件：b.点电荷是一个宏观范围的理想模型；c.不能将点电荷误认为是带有一定电量的几何点；*研究带电体之间的相互作用时，若带电体自身的线度比起它们之间的距离小的多，这些带电体可看成点电荷;**研究带电体产生的电场时，若带电体自身的线度比起场点到此带电体的距离小的多，这个带电体可以

2、看成点电荷;二.库伦定律--库仑(C.A.Coulomb，1736～1806)注意：1.应用条件：真空，静止，点电荷；2.库仑力是非接触力，是通过电场来传递的；3.揭示了静电场具有万有引力场相似的性质；4.定律的有效范围在；例题1.一带电体可作为点电荷处理的条件是：（A）电荷必须呈球形分布。（B）带电体的线度很小。（C）带电体的线度与其它有关长度相比可忽略不计。（D）电量很小。[C]第二节电场和电场强度一.电场电场是存在于带电体周围空间的特殊物质。任何电荷都会在其周围空间产生电场。相对观察者静止的电荷所产生的电场称为静电场.注意：1.电场是库仑

3、力的传递者；2.电场是物质存在的一种基本形式（具有能量和动量，可以独立存在，有自己的运动规律……）；电荷电荷电场二.电场强度（简称：场强）1.数学定义：2.物理意义：某处电场强度的大小等于单位点电荷在该处所受库仑力的大小，其方向与正电荷受力方向一致。3.单位:三.电场强度的计算（有四种方法）方法1：定义法（只能求解一种类型题！）Q·P则P点的场强为:例题4.求电量为Q的点电荷产生的场强分布。解：在P点放入一个试探点电荷（带电量为）+Q-Q重要结论：记住方向！方法2：场强叠加原理两边同时除以q0，则得P点的场强为即Q重要结论：一定要先投影再积分！

4、电量连续分布带电体产生的场强计算方法:(2).确定小体积元的电量:(3).建立坐标系,写出:r=?(1).将带电体分割成无限多小体积元；(4).分析场强的对称性，写出不能抵消的场强分量表达式，数学计算:例题5.两点电荷电量相等，符号相反：，相距l。求两点电荷连线的中垂面上任意点的场强。解：坐标系如图，l的中点为原点。设中垂面上任意点Q到o点的距离为r。则在Q点的场强分别为，两者大小相等，方向如图：QQ点的总场强应为将分解为x向和y向分量:显然，y向分量抵消，只有x向分量,则总场强的大小为Q由图可知则方向沿x轴负向。Q当r>>l时，这一带电系统称

5、为电偶极子。由负电荷到正电荷的有向线段称为电偶极子的轴。电荷q与轴的积，称为电偶极子的电矩，用表示：则电偶极子的轴线中垂面上任意点的场强为式中负号表示场强的方向与电偶极子电矩的方向相反。电量连续分布带电体产生的场强计算方法:(2).确定小体积元的电量:(3).建立坐标系,写出:r=?(1).将带电体分割成无限多小体积元；(4).分析场强的对称性，写出不能抵消的场强分量表达式，数学计算:例题6.一长l、带电量为q的均匀细直棒。棒外一P点到棒的距离为a，P点至棒两端的连线与棒间的夹角分别为。求P点的场强。解:(1)分割：小直线段(2)写出元电量：（

6、3）建立坐标系：（4）分析场强对称性，写出不能抵消的场强分量表达式：同理，可得所以，所求结果为[注：]若细棒为无限长，则，可得即，场强的方向与棒身垂直，且与细棒等距的点场强的大小相等。可以记住此结论！解：例题7.一半径为a的均匀带电圆环,线电荷密度为。试计算在圆环轴线上距环心为a处的场强。aROrP•dExdEydlx(1)分割：小圆弧段(2)写出元电量：（3）建立坐标系：aROrP•dExdEydlx（4）分析场强对称性，写出不能抵消的场强分量表达式：E的方向沿x轴正方向。若已知圆环所带电量为q，则上述结果为可以记住此结论！强调场强叠加方

7、法：点电荷场强的叠加！方向：沿点电荷与P点的连线向外矢量叠加，要先投影然后才能相加（积分）。aROrP•dExdEydlx有限长直线外任意点圆环轴线上任意点例题8.一半径为R的均匀带电的半圆环，带电量为q,求环心o处的场强。解：(1)分割：小圆弧段(2)写出元电量：（3）建立坐标系：方向沿x轴正向。（4）分析场强对称性，写出不能抵消的场强分量表达式：有限长带电圆弧段在圆心的场强如何计算？解：例题9.一无限长的均匀带电平面，宽度为a，面电荷密度为。求与板同一平面距板一侧为b处P点的场强。(1)分割：宽度为dx的无限长直线(2)建立坐标系，利用已

8、知结果计算：可得此细长条在P点的场强为方向沿x轴正向。式中为此细长条的“线电荷密度”。因此方向沿x轴正向。例题10.一半径为R的无限长均匀带电1/3圆