大学物理-静电场.ppt

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1、第9章静电场§9-1电场　电场强度§9-2电通量　高斯定理§9-3电场力的功电势§9-4场强与电势的关系§9-5静电场中的导体§9-6静电场中的电介质§9-7电容　电容器§9-8电场的能量首页上页下页退出1§9-1电场　电场强度一、电荷，带电体间的相互作用1、电荷(Charge)２、电磁力(Electricalforces)3、电荷有正负性电量：物体荷电多少的量度。是使物质之间产生电相互作用的一种属性。带电体间的相互作用；电磁力是长程力。电磁力有吸引和排斥，可屏蔽。正电（玻璃带电），负电（树脂带电）24、电荷守恒定律5、电荷量子化(q

2、uantisation)在一孤立系统内，该系统的正负电量代数和保持不变。物体所带电荷不是以连续方式出现，而是电荷的最小单元（e=1.60×10－19库仑）的整数倍。即q=nen=1.2.3……。带电量夸克Uquark(上)Dquark(下)Squark(奇)Cquark(粲)2/3

3、e

4、-1/3

5、e

6、-1/3

7、e

8、2/3

9、e

10、强子理论研究中提出所谓夸克模型,以四味夸克为例36、电荷运动不变性电荷的不变性:电荷量不因参考系的不同而改变XX’+电量为Q电量为Q即、系统的电量与参考系无关。4二、库仑(Coulomb)定律1、真空中的库仑定律

11、点电荷(pointcharge)的模型F12表示q1对q2的作用力，r21表示q2对q1的位矢，r0表示r21的单位矢量F12两个静止点电荷之间的相互作用力的大小和它们的电量的乘积成正比，与它们之间的距离的平方成反比。作用力的方向在两点电荷的连线上，且“同性相斥，异性相吸”。5①此定律只适用于：真空（空气）或无限大的均匀电介质中；静止的(Electrostatics)；两个点电荷(Pointcharge)；②电量同号时F12为正(斥力），异号时F12为负（引力）。③比例系数：随单位制而不同，在SI制中，：真空介电常数：施力电荷指向受力

12、电荷的单位矢量62、静电力的叠加原理受力电荷qi，施力电荷qj（qj是n个施力电荷之一）：施力电荷qj指向受力电荷qi的位矢的单位矢量7三电场强度1、电场带电体间的相互作用通过什么实现呢？实验证明：电力作用是通过中介物质—电场来传递的（2）场是物质存在的形式（1）历史上的两种观点：超距作用———无须物质传递，作用速度无穷大，瞬间即达。近距作用———必须由物质传递，以有限速度传递。电荷电场电荷有质量、能量、动量场物质与实物物质的区别：实物物质：不可入性，有静止质量场物质：可叠加性，无静止质量8（3）电场的外在表现2、电场强度的概念（

13、1）试验电荷（2）场力的性质实验发现;若考察场中某一点则有☆带电体在电场中受到力的作用。☆带电体在电场中移动时，电场力做功。☆处于电场中的介质――将被极化，导体――产生静电感应。小电量，点电荷，用q0表示，为方便起见，通常用正电荷。场源考察点9或对场中某一点有：比值与场源性质，场点位置，场内介质分布有关而与q0无关。（3）电场强度静电场中某点的场强在数值上等于单位正电荷受到的电场力，方向与正电荷在该点所受场力方向相同。单位（SI）：牛∕库（N／C）103、场强的叠加原理场力的叠加场的叠加原理电场中某点的场强等于形成该场的各个场源电荷单

14、独存在时在该处所产生的场强之矢量和。例如两点电荷在P点电场的叠加11四、场强的计算1、点电荷在真空中的场强讨论：☆r0是由场源点电荷指向考察点矢径的单位矢量；☆q为正，则E与r同向；q为负，则E与r反向；场源考察点＋12☆r→∞，则E=0r→0，则E→∞，点电荷模型不成立。2、点电荷系的场强133、电荷连续分布的带电体的电场中的场强将其分割成点电荷系，求每个点电荷元的电场然后对所有点电荷元求积分：带电体dq=dV带电面dq=dS带电线dq=dl14五、电场力（１）带电体在匀强场中：（２）带电体在非匀强场中：15在P点产生大小为解

15、：以Ｐ点的垂足o为原点，并取直角坐标oxy如图例9-1求真空中长为L、均匀带电，线电荷密度为的直线的场强。场点与直线的垂直距离为a、场点与直线两端连线和直线的夹角分别为1和2。取电荷元La1617则即无限长均匀带电直线的场强，具有轴对称性。＋＋讨论：若18例9-2：带电量为q、半径为R的均匀带电圆环轴线上一点的场强R0Px解：轴上P点与环心的距离为x。在环上取线元dldq在P点产生的场强dE的方向如图，大小为19x轴方向的分量y轴垂直方向的分量根据对称性，dE的与x轴垂直的分量互相抵消。P点场强E的方向沿x轴方向，即20考虑方向

16、，即21例9-3求面电荷密度为的，半径为R的薄带电圆盘中心轴线x处一点的电场强度。解：建立坐标系ox圆盘可分割成许多带电细圆环积分，得R+Ox22例9－4如图，一均匀带电的无限长直线段，电荷线密度1，另有一均匀带电