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大学物理课件第五章静电场

作者:滚球体育 发布时间:2020-11-21 17:52 点击数:

  大学物理课件第五章静电场_理学_高等教育_教育专区。电磁学 电磁学研究电磁现象的 基本概念 和 基本规律: ? 电荷、电流产生电场和磁场的规律; ? 电磁场对电荷、电流的作用; ? 电场和磁场的相互联系:电场和磁场是统一的整体; ? 电磁场对

  电磁学 电磁学研究电磁现象的 基本概念 和 基本规律: ? 电荷、电流产生电场和磁场的规律; ? 电磁场对电荷、电流的作用; ? 电场和磁场的相互联系:电场和磁场是统一的整体; ? 电磁场对物质的各种效应。 处理电磁学问题的基本观点和方法: ? 观点:电磁作用是“场”的作用(近距作用) ? 对象:弥散于空间的电磁场,着眼于场的分布 ? 方法: 基本实验规律 (特殊) 归纳 假设 综合的普遍规律 (一般) . 1 目录 第五章 第六章 第七章 第八章 静电场 静电场中的导体和电介质 恒定磁场 变化的电磁场 . 2 第五章 静电场 5-1 电荷 库仑定律 5-2 电场 电场强度 5-3 高斯定理及应用 5-4 静电场中的环路定理 电势 5-5 等势面 电势梯度 . 3 5-1 电荷 库仑定律 ? 电荷 带电现象:物体经摩擦 后对轻微物体有吸引作 用的现象。 两种电荷: ? 硬橡胶棒与毛皮摩擦后 所带的电荷为负电荷。 ? 玻璃棒与丝绸摩擦后所带的电荷为正电荷。 . 4 电荷的基本性质: 电荷与电荷之间存在相互作用力,同 种电荷相斥,异种电荷相吸。 电量:物体带电荷量的多少。 qne n = 1,2,3,… 电量单位: 库仑(C) 基本电荷量: e1.6021 019C . 5 ? 电荷守恒定律 在一个与外界没有电荷交换的系统内,正负电荷 的代数和在任何物理过程中保持不变。 Qi c 电荷守恒定律适用于一切宏观和微观过程( 例如 核反应和基本粒子过程 ),是物理学中普遍的基本定 律之一。 . 6 ? 库仑定律 库仑定律描述真空中两个静止的 点电荷之间的相互 作用力。 q 2 F r F 1 4πo q1q2 r2 er q1 er F o:真空中的介电常数 (线 5-2 电场 电场强度 ? 电场 任何电荷都会在其周围激发出电场; 电场是场 的一种, 除具有场的共性(质量、能量等)外, 其基 本性质是: 对处在其中的任何电荷都有力的作用。 电荷 电场 电荷 静电场: 静止电荷所产生的电场。 . 8 ? 电场强度 试验电荷:(1)点电荷;(2)电量足够小 1、在电场的不同点上放 同样的试验电荷q0 结论: 电场中各处的力 学性质不同。 2、在电场的同一点上放 不同的试验电荷 结论: F 恒矢量 q0 . F3 q3 F1 q1 Q q2 F2 9 电场强度定义: E F qo 单位:N·C-1 1. 电场强度的大小为F/q0 。 2. 电场强度的方向为正电荷在该处所受电场力 的方向。 FqE . 10 ? 电场强度的计算 1.点电荷电场中的电场强度 由库仑定律和电场强度定义给出: E F q0 q q0 4π0r2 e?r 1 q0 q p q0场点 r 4 q π0r 2 e?r O 源点 e? r 从源电荷指向场点 场强与检验电荷q0无关, 确实反映电场本身的性质。 . 11 2. 点电荷系电场中的电场强度 电力的叠加原理:两个点电荷之间的作用力并不因 第三个点电荷的存在而改变。 所以某个点电荷 q0 受力: F 0 F 0 1 F 0 2 F 0 n n Fi E i1 q0 n Fi q i 1 0 n Ei i1 q1 r0 1 F02r0 q2 2 F q0 F01 若干个静止的点电荷q1、q2、……qn,同时存在时的 场强为 n E Ei i 1 i qi 4 π ori2 e?ri . 12 3.连续分布电荷电场中的电场强度 将带电体分成许多无限小电荷元 dq ,先求出它在任意 场点 p 的场强 dE dq 4π0r2 e?r 对场源积分,得总场强:E dE 4πdq0r2e?r 几类电荷分布: 体电荷 dq = dV 面电荷 dq = ds :体电荷密度 :面电荷密度 dq dV dq dS 线电荷 dq = dl :线电荷密度 d q . d l 13 原则上讲: 点电荷的 电场强度 公式 场强叠加 原理 可以求得 任意点电荷系的场强 . 14 [例 1] 求电偶极子中垂线上任一点的场强。 电偶极子:由相距为 l 的等量异号电荷 +q 、-q 组 成的电荷系统,l 与系统到所求场点的距离相比很小, 该带电体系称为电偶极子。是一种理想模型。 解:E qr 4 0r3 E 4qr0r3 E 当r l 时,有r+= r-≈ r,于是 EP EE E q 4πor3 r r E r 由于 rrl r? r? 所以上式简化为 . q l q 15 q E4πor3 r r E 4π q0lr3 4πP 0r3 rrl 其中: pql 称为电矩(电偶极矩)。 l: qq 结论:电偶极子中垂线上距离中心较远处一点的场 强,与电偶极子的电矩成正比,与该点离中心的距 离的三次方成反比,方向与电矩方向相反。 . 16 [例2] 长为L 的均匀带电直线,电荷线密度为 ,求其 中垂线上一点的场强。 解:由对称性分析 y Ey dEy 0 dq y EExdExdEcosL 0 r x P. d E x x d E y dE dq x dy x 4π0r2 r 4π0r2 r 遇到积分要注意:什么是变量, 什么不是变量!


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