静电场12 (2)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,小测试：,介子寿命为,2.5,10,-8,s,以,v,=0.99C,的速度,相对实验室直线运动,求在实验室看,介子,运动的距离？（要求，用洛伦兹变换求解）,16,洛仑兹变换：,电磁学,第二篇,本篇内容,第,6,章,静电场,静电场中的导体和电介质,第,7,章 稳恒磁场,介质中的磁性,第,8,章,电磁感应,麦克斯韦方程组,第六章 静电场,一、电荷,1.,什么是电荷？,电荷是物质,的基本属性,电荷,2.,电荷是量子化的,(,charge quantization,),量子化,：某物理量的值不是连续的，可取值而只能,取一些分立值。,自然界物体所带电荷：,e,= 1.602,10,-19,C,n,=,1、,2、,3,注,：在宏观电磁现象中电荷的不连续性表现不出来,电,相互作用的本领,1906-1917,年，密立根用液滴法从实验上,证明了微小粒子带电量的变化不连续。,1,电荷,只有两种,q,=,ne,电荷量子,3.,电量,是相对论不变量,4.,电荷遵从守恒定律,(,law of conservation of charge,),电荷守恒定律的表述：,在一个和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。,电荷守恒定律是物理学中,普遍的,基本定律。,2,电子加速到,0.9999999997,m,= 4.082510,4,m,o,但是电子的电量,:,q,=,e,=,1.602,10,-19,C,保持不变,1.,库仑定律,（,1785,年，库仑通过扭称实验得到,）,q,1,q,2,电荷,2,受电荷,1,的力：,从电荷,1,指向电荷,2,！,q,1,q,2,电荷,1,受电荷,2,的力：,3,二、库仑定律,理想模型,在真空中两个点电荷,q,1,q,2,之间的相互作用力为：,真空中的,介电常量,国际单位制中：,2,库仑定律只适用两个,静止点电荷,当,q,1,、,q,2,同号,为排斥力,当,q,1,、,q,2,异号,为吸引力,3,若,q,1,、,q,2,在介质中，介电常量,=,r,o,；,空气中 ：,o,说明：,5,4,基本实验规律,在宏观，微观领域都适用！,q,1,q,2,q,1,q,2,1,遵从牛顿第三定律,2.,电力叠加原理,实验证明：多个点电荷存在时，任意一个点电荷,受的静电力等于其它各个点电荷单独,存在时对它的作用力的矢量和。,q,1,q,o,q,2,q,3,q,n,库仑定律,电力叠加原理,6,是静止电荷相互作用,的基本定律,即：,三、静电场、电场强度,1.,电场,库仑力如何传递？,近距作用,:,超距作用,:,近代物理学证明：,电场,电荷,q,1,F,12,F,21,电场的基本性质：,相对观察者静止的电荷激发的电场。,特点：,7,静电场与电荷相伴而生。,是电磁场的一种特殊形式,静电场,：,1,对放其内的任何电荷都有作用力；,2,电场力对移动电荷作功,如“万有引力”,“以太”,不,存在,!,静,电场具有能量。,3,o,电场,对导体产生静电感应现象。,对绝缘体（介质） 产生极化现象。,电荷,q,2,2.,电场强度矢量,E,(1),E,的,定义：,（,q,O,是很小的实验电荷,）,单位：,N/C (,牛顿,/,库仑,),或,V/m (,伏特,/,米,),大小等于单位正电荷在该处受力大小,.,方向为单位正电荷在该处受力方向,.,一般地,:,电场空间不同点的场强,E,大小方向都,不同,。,若场中各点的,E,大小方向都,相同,均匀电场,8,(2),E,的,计算：,a,.,带电粒子的电场,+,x,y,z,q,q,o,P,求一带电 位于原点处的粒子的电场,E,。,q,在任意点,P,放入一点电荷,q,o,根据库仑定律 受力：,q,o,P,点处的场强：, 0,q,x,),则：,+,-,方向沿径向向外,.,柱对称电场！,16,若令,x,=,r,，,方向沿径向向内,.,x,r,.,P,y,o,讨论,例,4.,一无限大带电平面，面电荷密度,，,求,其电场分布。,y,x,.,P,解：,平面可看成无数条宽为,d,y,的,细线组成,每个,d,y,在,P,点,产生的场为,由对称性：,方向垂直平面！,r,+ ,17,均匀场,E,=0,E,=0,18,讨论：,y,x,.,P,r,例,5,.,求一均匀带电圆环轴线上的电场强度,E,=,？,解：,在圆环上任取电荷元,d,q,由对称性知,P,已知：圆环半径为,R,，,带电量为,Q,。,x,y,z,o,若：,点电荷,19,方向沿,x,轴正向,P,.,例,6.,无限大均匀带电平面中间有一圆孔，,求轴上,=,？,两种方法,圆环,相减法,例,7.,均匀带电球面，求轴上,=,？,关键：圆环宽度,圆环电量：,20,P,.,无限大带电平面,带电圆盘,静电场的形象描述,电场线上每点切线的方向表示该点场强的方向。,+,q,q,一系列曲线,四、静电场的高斯定理,1.,电场线,（,E,线,）,21,规定：,=,E,（,也称电场线密度）,电场中任意一点处，通过该处垂,直于的 单位面积上电场线根数,22,2.,电通量,定义,：通过电场中任一给定面的电场线总根数，,就是该面的电通量,E,。,（,1,）,E,为均匀场,1,o,设场中有一平面,S,，,该面的电通量：,E,=,S,E,2,o,E,=,SE,cos,S,S,n,23,（,2,）,E,为非均匀场,曲面,S,上,各点的,E,大小方向均不同,取面积元,d,S,，,其上的电通量：,S,面上的总通量：,当,S,为闭合曲面时：,对闭合面的法线方向规定：,自内向外为法线的,正,方向,E,线从曲面内向外穿出,而从曲面外向内穿进,E,的单位：,dS,S,24,是标量。,2,引入电场线，只是为了形象理解电场,E,，,实际上,E,是连续分布于空间。,说明：,1,25,dS,S,3,.,真空中静电场的高斯定理,静电场的基本规律之一,（,1,）高斯定理,通过任意闭合,曲面,S,的电通量,S,面包围的,电荷的代数和,即：,26,内,作业,:,6,章,T1-T3,