静电场(库仑)课件

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,电磁场,电磁场,第三篇 电磁相互作用和电磁场,Electromagnetic field,四种基本相互作用,电磁 引力 强 弱,电磁相互作用,重要 清楚,通过电磁场说明 场的 基本,性质,基本,特征,基本,方法,场论,第三篇 电磁相互作用和电磁场 四种基本相互作,内容：,一,.,静电场及基本,性质,二,.,稳恒电流的电场、磁场及基本,性质,三,.,电磁感应现象及,规律,四,.Maxwell,电磁场方程组,电磁场的统一性 物质性 相对性,电磁场量的相对论变换,五,.,引力场,思路：实验规律,场的性质,场与物质的相互作用,内容：场的性质场与物质的相互作用,1.,对电荷的基本认识,两种,电荷量子化,(charge quantization),1906-1917,年，密立根用液滴法首先从实验上证明了，微小粒子带电量的变化不连续。,第一章 真空中的静电场,Electrostatic field,1,库仑定律,一,.,电荷守恒定律,1.对电荷的基本认识第一章 真空中的静电场 Electr,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,电量是相对论不变量,电荷守恒定律,(law of conservation of charge),讨论,电荷守恒定律的表述：电量是相对论不变量讨论,二,.,库仑定律,(Coulomb Law),1785,年，库仑通过扭称实验得到。,1.,表述,在真空中，两个静止点电荷之间的相互作用,力大小，与它们的电量的乘积成正比，与它们,之间距离的平方成反比；作用力的方向沿着它,们的联线，同号电荷相斥，异号电荷相吸。,二.库仑定律(Coulomb Law)在真空中，两个,电荷,2,受电荷,1,的力,从电荷,1,指向电荷,2,若表示,电荷,1,受电荷,2,的力 表达式仍为,但,从电荷,2,指向电荷,1,电荷2 受电荷 1的力从电荷1指向电荷2若表示 电荷1受电,2,.K,的取值,一般情况下物理上处理,K,的,方式有两种：,1),如果关系式中除,K,以外，其它,物理量的单位已经确定,那么只能由实验来确定,K,值,K,是,具有量纲的量,如万有引力定律中的引力常量,G,就是有量纲的量,2),如果关系式中还有别的量尚未确定单位,则 令就,K,=1,(,如牛顿第二定律中的,K,),2.K的取值,第二种 高斯制中,电量的单位尚未确定,令,K=,1,3.,SI,中库仑定律的常用形式,令,有理化,库仑定律,(,两种,),第一种 国际单位制中,真空介电常量 真空电容率,第二种 高斯制中3.SI中库仑定律的常用形式令有理化库仑定,1),基本实验规律,宏观,微观 适用,2),点电荷 理想模型,三,.,电力叠加原理,施力,受力,?,讨论,1)基本实验规律施力?讨论,2,电场 电场强度,早期：电磁理论是,超距,作用理论,后来,:,法拉第提出,近距,作用,并提出,力线,和,场,的概念,一,.,电场,(electric field),电荷周围存在电场。,1.,电场的基本性质,对放其内的任何电荷都有作用力,电场力对移动电荷作功,2 电场 电场强度早期：电磁理论是超距作用理论一.电场,2.,静电场,相对于观察者静止的电荷产生的电场,是电磁场的一种特殊形式,二,.,电场强度,(electric field strength),空间带电体,电量为,描述场中各点电场的强弱的物理量,是电场强度,2.静电场 二.电场强度(electric field,试验电荷,条件,电量充分地小,线度足够地小,试验电荷放到场点,P,处，,试验电荷受力为,试验表明：确定场点 比值,与试验电荷无关,电场强度定义,试验电荷条件电量充分地小试验电荷放到场点P处，试验电荷受力,讨论,矢量场,量纲,国际单位制,单位,或,点电荷在外场中受的电场力,讨论 矢量场 国际单位制单位或 点电荷在外场中受的电场,三,.,电场强度的计算,1.,点电荷的场强公式,根据库仑定律和场强的定义,球对称,由库仑定律,由场强定义,讨论,从源电荷指向场点,场强方向,正电荷受力方向,由上述,两式得,三.电场强度的计算1.点电荷的场强公式 球对称由库仑定律由,2.,场强叠加原理,任意带电体的场强,如果带电体由,n,个点电荷组成，如图,由电力叠,加原理,由场强定义,整理后得,或,根据电力叠加原理,和场强定义,2.场强叠加原理如果带电体由 n 个点电荷组成，如图由电力叠,若带电体可看作是电荷连续分布的，如图示,把带电体看作是由许多个电荷元组成，,然后利用场强叠加原理。,P,电荷密度,体,电荷密度,面,电荷密度,线,电荷密度,若带电体可看作是电荷连续分布的，如图示把带电体看作是由许多个,例,1,电偶极子的场,首先看,一对等量异号电荷,相距,一般方法,点电荷场叠加,例1 电偶极子的场 一般方法,若从电荷连线的中点向场点,P,画一位矢,若,则这一对等量异号电荷,称为,电偶极子,(electric dipole),电偶极矩,(electric moment),电偶极子,若从电荷连线的中点向场点P画一位矢若则这一对等量异号电荷,讨论,特殊情况,连线上，正电荷右侧一点,P,的场强,垂直连线上的一点,讨论 特殊情况垂直连线上的一点,的推导,从,出发,由图,的推导从出发由图,静电场(库仑)课件,电荷线密度为,求：如图所示 点的电场强度,解：在坐标,x,处取一个,电荷元,dq,该点电荷在,p,点的场强方向如图所示,大小为,各电荷元在,p,点的场强方向一致,场强大小直接相加,例,2,长为 均匀带电直线,电荷线密度为求：如图所示 点的电场强度解：在坐标 x 处,静电场(库仑)课件,例,3,均匀带电圆环轴线上的场,解：,在圆环上任取电荷元,由对称性分析知,垂直,x,轴的场强为,0,例3 均匀带电圆环轴线上的场解：由对称性分析知,若,点电荷,若点电荷,理想模型,点电荷,电偶极子,无限长带电线,无限大带电面,讨论,叠加原理,