静电场之一教案课件

,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,#,静电场之一,5-1,电荷 库仑定律,5-2,电场 电场强度,5-3,电通量 高斯定理,5-4,静电场的环路定理 电势,5-5,等势面 电势梯度,第1页/共37页,5-1,电荷 库仑定律,第2页/共37页,1.,电荷及其性质,1.1,电荷,摩擦起电,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,。,第3页/共37页,1.2,电荷的基本性质,电荷间有力的相互作用，同性相斥，异性相吸。,第4页/共37页,第5页/共37页,1.3,物质的电结构,物体因得失电子而带电荷。得到电子带负电；失去电子带正电。电荷是物质的一种基本属性，就象质量是物质一种基本属性一样。,第6页/共37页,从原子到夸克,夸克模型,第7页/共37页,在一个孤立的带电系统中，无论发生什么变化，系统所具有的正负电荷电量的代数和保持不变。,1.5,电荷守恒定律,1.4,电量及其量子化,带电体的电荷是电子电荷的整数倍,电荷这种只能取离散的、不连续的量值的性质,叫做电荷的量子化,.,电荷的单位名称为库仑,电子电荷的绝对值为,e=1.602 10,-19,C,第8页/共37页,2.,库仑定律,在真空中，两个静止点电荷之间的相互作用力的大小与它们的电量,q,1,和,q,2,的乘积成正比，与它们之间距离,r,的平方成反比；作用力的方向沿着它们的连线，同号电荷相斥，异号电荷相吸。,2.1,库仑定律,库仑扭秤,第9页/共37页,真空中介电常数,q,1,q,2,r,21,F,21,F,12,2.2,库仑定律的数学表达式,第10页/共37页,例,5-1,在氢原子中，电子与质子之间的距离约为,5.3,10,-11,m,。求它们之间的万有引力和静电力。,解：,第11页/共37页,作业：,第12页/共37页,5-2,电场 电场强度,第13页/共37页,1.,电场,电荷,电场,电荷,1.1,电场间相互作用的场的观点,:,1.2,电场,电荷周围空间存在有一种场，叫电场。静止的电荷产生的电场，叫静电场。,1.3,电场的基本性质,对处在电场中的电荷有力的作用,1,、电场有力的性质：,2,、电场有能的性质：,电场力可以移动电场中的带电体。（电场力对带电体做功）,第14页/共37页,2.,电场强度,q,0,F,Q,等于单位正电荷受到的力。,第15页/共37页,3.,场强叠加原理,q,Q,i,F,i,P,电场中任一点处的总场强,等于各点电荷单独存在时 在该点各自产生的场强的矢量和。,第16页/共37页,4.,电场强度的计算,4.1,点电荷的场强,q,q,0,r,F,第17页/共37页,4.2,点电荷系的场强,q,i,E,i,P,第18页/共37页,4.3,电荷连续分布的带电体的场强,d,q,E,P,r,第19页/共37页,体分布,面分布,线分布,体分布,面分布,线分布,第20页/共37页,矢量积分,用积分法计算场强的解题步骤,:,1,0,选择电荷元,dq;(,视为点电荷,),2,0,建立坐标系,写出,dq,与座标变量的关系，写出,p,点 处 的大小,第21页/共37页,4,0,当在带电体其他处取电荷元时,看,P,点处 的方向是否发生改变,.,i),否,:,对,dE,直接积分,即,ii),是,:,将 向坐标轴投影,得到,然后分别对 积分,即,方向与 方向一致,结果,:,或,3,0,画出,p,点处 的方向,第22页/共37页,一对等值异号的点电荷构成的电荷系：,电偶极子：,-q,q,l,r,P,(,r,l,),电偶极矩：,例,5-2,求电偶极子轴线的延长线和中垂线上的场强。,第23页/共37页,-q,q,l,E,E,P,O,r,（,1,）延长线上的场强,:,第24页/共37页,q,r,P,E,E,E,q,l,O,（,2,）中垂线上的场强：,第25页/共37页,例,1,、,真空中，长为,L,的直棒均匀带正电荷,Q,求棒的延长线上距棒端为,a,的,p,点的电场强度,+,+,+,+,+,+,p,L,a,Q,解,:,选择电荷元,dq,dq,建立坐标系,X,0,画出,p,点处 的方向,取其他电荷元时 的方向不变,所以可直接积分,即,方向沿,X,轴正向,第26页/共37页,例,2,、,半径为,R,的,1/4,圆弧上均匀带电，电荷线密度为,，求圆心 处场强？,解：取,d q,或,第27页/共37页,例,5-3,真空中一均匀带电直线，电荷线密度为,。,线外有一点,P,，离开直线的垂直距离为,a,，,P,点和直线两端连线的夹角分别为,1,和,2,。求,P,点的场强。,x,y,a,P,1,2,O,A,B,x,d,x,d,E,r,d,E,x,d,E,y,第28页/共37页,解：,第29页/共37页,无限长带电直线：,1,=,0,，,2,=,第30页/共37页,例,5-4,电荷,q,均匀地分布在一半径为,R,的圆环上。计算在圆环的轴线上离圆环中心,O,距离为,x,的,P,点的场强。,x,x,R,O,d,E,d,E,|,d,E,r,d,q,P,第31页/共37页,解：,第32页/共37页,例,5-5,均匀带电圆盘，半径为,R,，电荷面密度为,。求轴线离圆,盘,中心,O,距离为,x,的,P,点的电场强度。,x,d,E,P,r,d,r,x,R,O,第33页/共37页,解：,第34页/共37页,讨论：,第35页/共37页,作业：,第36页/共37页,感谢您的观看！,第37页/共37页,