上海理工大学-大学物理-第七章--静电场只是课件.ppt

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1、上海理工大学-大学物理-第七章--静电场7-1电荷量子化电荷守恒定律自然界中只存在正、负两种电荷。电荷守恒定律：在一个孤立系统内发生的过程中，正负电荷的代数和保持不变。电荷的量子化：指电荷只能取离散的、不连续的量值的性质。一、电荷e为最小电量单位,称元电荷或电荷的量子。起电：是通过某种作用，使物体内电子不足或过多而呈现带电状态；摩擦起电是因为摩擦使接触面温度升高，促使一定量的电子获得足够的动能从一个物体转移到另一个物体，从而使物体带电，但电荷总量不变。电场与实物之间的区别：电场具有叠加性。电场作用:电荷周围存在的一种特殊物质,具有能量、动量和质量。

2、电场:实现电荷间的相互作用的一种特殊物质。静电场:静止电荷(带电体)周围存在的电场。二、电场电荷之间的相互作用有两种观点：（1）超距作用；（2）电场作用.十八世纪法国最伟大的物理学家，杰出的工程师，在电学、磁学、摩擦和工程上都有重大贡献。1785年他创立的电和磁的“库仑定律”是使电磁学研究从定性进入定量阶段的重要里程碑。库仑(C.A.Coulomb)1736-1806库仑定律（静电场的基本实验规律）2.真空中的库仑定律大小：方向：同号相斥,异号相吸矢量式:1.点电荷：理想模型，线度和距离相比可忽略的电荷。斥力引力讨论：正负电荷对力的方向的影响该式只适用

3、于处于真空中的点电荷3.静电力的叠加原理离散状态其中连续分布其中dqr例1两个点电荷所带电荷之和为Q,问它们各带电荷为多少时,相互间的作用力最大?解:设两电荷分别带电q和Q-q7-2静电场电场强度一、电场强度—描述电场的基本物理量b)带电量相对较小(不影响原电场分布)★检验电荷q0用来检验电场的性质条件:a)正点电荷(定点检验)在给定点,不变,对不同的点,不同。q0定义：电场中某点的电场强度在数值和方向上等于单位正电荷在该点所受的电场力。单位：注意空间是否存在电场以及电场的强弱和方向，与试验电荷q0无关，而由电场本身决定。在电场中，空间每一点都相应有一个

4、矢量，它是一点函数，记作。若已知电场中某点的场强，则点电荷q0在该点受的力为。1.由，是否能说与成正比，与q0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之比是大于、小于、还是等于P点的？连续带电体二、场强叠加原理点电荷系电场中任一点的场强,为各电荷单独存在时在该点产生场强的矢量和.三、场强的计算由定义，P点的场强:1.场源为点电荷的场强分布则q0所受的力:如图：已知场源为q，设P为场中任一点，b)方向：q>0,沿方向;a)大小：具有球对称，讨论q<0,沿方向。＋2.电荷系的场强分布设真空

5、中有点电荷则P点的场强:总场强分量式:求：（1）轴线延长线上A点的场强；（2）轴线的中垂线上B点的场强。例3电偶极子的电场强度:两个等量异号点电荷，相距l，当r>>l时，该点电荷系称电偶极子。称电偶极子的极轴电偶极矩解：(1)A点：设+q和-q的场强分别为(2)B点：由对称性得:结论：电偶极子重要物理模型例4已知图中四个电荷电量均为q,求正方形中心O处的场强.各场强方向如图。解:-aa++-Oyx3.任意带电体的场强分布电荷元dq在P处的场强为：所有电荷在P点产生的场强为：总场强:注意(1)实际应用时，应写成的分量形式，进行标量积分。dq=线分布为电荷线

6、密度面分布为电荷面密度体分布为电荷体密度(2)运用叠加原理求场强时,电荷元的取法:例5如图：均匀带电细棒,电荷线密度及a、1、2已知，求P点的场强。(P258)解：1.建立坐标系oxy，任取电荷元dq，dq在P点的场强为:2.写出的分量式则：3.对分量积分:4.总场强讨论：(1)若棒无限长，则：方向如图所示。(2)棒延长线上一点的场强:解：已知q,L,a例6求均匀带电圆环轴线上的场强，q,R已知.解：1.建立坐标系3.写出分量式4.分析对称性或2.任取电荷元xP方向如图2.当x>>R,当x∞,E=0。讨论1.当x=0（环心处）,E=0;例7求均匀

7、带电半圆环圆心处的场强，已知R、。根据对称性：解：电荷元dq产生的场强：由对称性:方向：沿y轴负向例8求均匀带电圆弧圆心处的场强，已知、R、。解：电荷元dq产生的场强：解：半径为r宽为dr的细圆环上的电量为：根据例6结果,dq在P点的场强为:则P点总场强为:例9计算均匀带电圆盘轴线上的场强，q,R已知.a)当x>>R时，（匀强电场）讨论：b)当x<

8、电圆环轴线上的场强分布无限大均匀带电平面的场强分布两块无限大均匀带电平面之间的场