电磁场和电磁波解读课件

电磁磁场和和电磁波解磁波解读1905年爱因斯坦建立年爱因斯坦建立狭义相对论狭义相对论1865年麦克斯韦提出年麦克斯韦提出电磁场理论电磁场理论1820年年奥斯特发现奥斯特发现电流对磁针的作用电流对磁针的作用公元前公元前600年年1831年年法拉第发现法拉第发现电磁感应电磁感应古希腊泰勒斯古希腊泰勒斯第一次记载电现象第一次记载电现象第第3篇篇 电磁场电磁场第第第第88章章章章 静电场静电场静电场静电场静电场静电场-相对于观察者静止的电荷产生的电场相对于观察者静止的电荷产生的电场 两个物理量两个物理量：场强、电势场强、电势 一个实验规律一个实验规律：库仑定律：库仑定律 两个定理两个定理：高斯定理、环流定理高斯定理、环流定理电荷守恒定律电荷守恒定律：在一个孤立系统内发生的过程中，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。正负电荷的代数和保持不变。电荷的量子化效应：电荷的量子化效应：Q=Ne一一.实验定律实验定律8-1 电场强度电场强度库仑定律库仑定律真空介电常数。真空介电常数。单位矢量，由单位矢量，由施力物体指向受力物体施力物体指向受力物体。电荷电荷q1作用于电荷作用于电荷q2的力。的力。真空中两个静止的点电荷之间的作用力真空中两个静止的点电荷之间的作用力（静电力静电力），与它们所带电量的乘积成正比，与它们之间的距离的平），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。方成反比，作用力沿着这两个点电荷的连线。讨论讨论库仑定律包含同性相斥，异性相吸这一结果。库仑定律包含同性相斥，异性相吸这一结果。(a)q1和和q2同性，则同性，则q1 q20,和和 同向，同向，方程说明方程说明1排斥排斥2斥力斥力(b)q1和和q2异性，则异性，则q1 q20的金属球，在它附近的金属球，在它附近P点产生的场强为点产生的场强为 。将一点电荷。将一点电荷q0引入引入P点，测得点，测得q实际受力实际受力 与与 q之比为之比为 ，是大于、小于、还是等于，是大于、小于、还是等于P点的点的场强叠加原理场强叠加原理点电荷系点电荷系连续带电体连续带电体1.点电荷的电场点电荷的电场电场强度的计算电场强度的计算2.点电荷系的电场点电荷系的电场设真空中有设真空中有n个点电荷个点电荷q1,q2,qn，则，则P点场强点场强场强在坐标轴上的投影场强在坐标轴上的投影例例1电偶极子电偶极子如图已知：如图已知：q、-q、rl，电偶极矩电偶极矩求：求：A点及点及B点的场强点的场强解：解：A点点 设设+q和和-q 的场强的场强 分别为分别为 和和对对B点：点：结论结论3.连续带电体的电场连续带电体的电场电荷元随不同的电荷分布应表达为电荷元随不同的电荷分布应表达为体电荷体电荷面电荷面电荷线电荷线电荷例例2 求一均匀带电直线在求一均匀带电直线在O点的电场。点的电场。已知：已知：q、a、1、2、。解题步骤解题步骤1.选电荷元选电荷元5.选择积分变量选择积分变量4.建立坐标，将建立坐标，将 投影到坐标轴上投影到坐标轴上2.确定确定 的方向的方向3.确定确定 的大小的大小选选作为积分变量作为积分变量 当直线长度当直线长度无限长均匀带电直线的场强无限长均匀带电直线的场强当方向垂直带电导体向外，方向垂直带电导体向外，当方向垂直带电导体向里。方向垂直带电导体向里。讨论讨论课堂练习课堂练习求均匀带电细杆延长线上一点的场强。已知求均匀带电细杆延长线上一点的场强。已知 q,L,a例例3 求一均匀带电圆环轴线上任一点求一均匀带电圆环轴线上任一点 x处的电场。处的电场。已知：已知：q、a、x。yzxxpadqr 当当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。位置发生变化时，它所激发的电场矢量构成了一个圆锥面。由对称性由对称性a.yzxdqyzxxpadqr讨论讨论（1）当当 的方向沿的方向沿x轴正向轴正向当当 的方向沿的方向沿x轴负向轴负向（2）当当x=0,即在圆环中心处，即在圆环中心处，当当 x （3）当当 时，时，这时可以这时可以把带电圆环看作一个点电荷把带电圆环看作一个点电荷这正反映了这正反映了点电荷概念的相对性点电荷概念的相对性1.1.求均匀带电半圆环圆心处的求均匀带电半圆环圆心处的 ，已知，已知 R、电荷元电荷元dq产生的场产生的场根据对称性根据对称性课堂练习课堂练习取电荷元取电荷元dq则则由对称性由对称性方向：沿方向：沿Y轴负向轴负向2.2.求均匀带电一细圆弧圆心处的场强，已知求均匀带电一细圆弧圆心处的场强，已知 ,R例例4 求均匀带电圆盘轴线上任一点的电场。求均匀带电圆盘轴线上任一点的电场。已知：已知：q、R、x 求：求：Ep解：细圆环所带电量为解：细圆环所带电量为由上题结论知：由上题结论知：RrPx讨论讨论1.当当Rx（无限大均匀带电平面的场强）（无限大均匀带电平面的场强）2.当当Rx例例5 两块无限大均匀带电平面，已知电荷面密度为两块无限大均匀带电平面，已知电荷面密度为 ，计算场强分布。计算场强分布。两板之间：两板之间：两板之外：两板之外：E=0三带电体在外电场中所受的力三带电体在外电场中所受的力课堂讨论课堂讨论：如图已知：如图已知 q、d、S求两板间的所用力求两板间的所用力d解：由场强叠加原理解：由场强叠加原理例例6 计算电偶极子在均匀电场中所受的合力和合力矩计算电偶极子在均匀电场中所受的合力和合力矩已知已知解：合力解：合力合力矩合力矩将上式写为矢量式将上式写为矢量式 力矩总是使电矩力矩总是使电矩 转向转向 的方向，以达到稳定状态的方向，以达到稳定状态可见：可见：力矩最大；力矩最大；力矩最小。力矩最小。谢谢！谢谢！谢谢