大学物理电场电场强度课件

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,*,*,（优质）大学物理电场电场强度,PPT,课件,1,（优质）大学物理电场电场强度PPT课件1,2,电荷间作用,电荷间的作用原有不同看法，在很长的时间内，人们认为带电体之间是超距作用，即二者直接作用，发生作用也不用时间传递。即,两种看法 超距作用：电荷,电荷,到了,19,世纪，法拉第提出新的观点，认为在带电体周围存在着电场，其他带电体受到的电力是电场给予的，即,场观点：,电荷,场,电荷,近代物理学证明后者是正确的。,2 电荷间作用两种看法 超距作用：电荷,3,二、电场强度,(electric field intensity),它与试探电荷无关，反映电场本身的性质。,单位正电荷在电场中,某点所受到的力。,1.,实验发现，,试探电荷,放入电场后，如果其电荷量增加,n,倍，,其所受,电场力也将加,n,倍。,将正试探电荷,q,0,放在电场中的不同位置，,q,0,受到的电场力,F,的值和方向均不同，但对某一点而言,F,与,q,0,之比为一不变的矢量，是一个仅由源电荷产生的电场决定的物理量。为描述电场的这个属性引入一个物理量,电场强度,（简称为场强）：,物理,意义,3二、电场强度 (electric field inten,4,试探电荷,将电荷引入空间某点，通过检验该电荷是否受到电场力的作用以及作用大小可以判定该点是否存在电场以及电场强弱。,将电荷,q,0,引入另一个带电体产生的电场中，由于,q,0,所产生电场的作用，一般会改变原有带电体上的电荷分布，从而导致原有电场分布的改变，如果用电荷,q,0,来检验电场的特征将会引起畸变。（任何测量都将会干扰被测物的原有状态，只是许多情况下，这种干扰会很小。测不准关系。）,但如果检验电荷,q,0,电荷量非常小，它所引起原有电场的改变也会很小，用它探测电场时将能得到真实的结果。另外，为了确切地得到空间一点的电场状况，,q,0,的体积也必须小，即,q,0,产必须是一个点电荷。这种用来准确探测电场的电荷称为试探电荷。,4试探电荷 将电荷引入空间某点，通过检验该电荷是,5,2.,单位：在国际单位制,(SI),中,电场是一个,矢量场,(,vector field,),力 的单位：牛顿,(N,);,电量 的单位：库仑,(C),场强 单位,(,N/C,),，或,(V/m),。,电荷在场中受到的力：,+,+,+,+,电场中某点的电场强度的大小，等于单位电荷在该点所受电场力的大小；电场强度的方向与正电荷在该点所受电场力的方向一致。,52.单位：在国际单位制(SI)中电场是一个矢量场(v,6,3.,场强叠加原理,试验电荷,q,0,放在点电荷系,q,1,q,2,q,n,所产生电场中的,A,点，实验表明在,A,处所受的电场力,是各个点电荷各自对,q,0,作用力的矢量和,按场强定义：,上式表明，点电荷系电场中任一点处的总场强等于各个点电荷单独存在时在该点产生的场强矢量和，这,称为场强叠加原理。这个叠加原理对孤立点电荷体系以及连续分布带电体都适用。,63.场强叠加原理按场强定义：上式表明，点电荷系电场中任,7,三、电场强度的计算,1.,单个点电荷的电场强度,位矢,场点,O,场源,F,正电荷,负电荷,7三、电场强度的计算1.单个点电荷的电场强度位矢,8,2.,多个点电荷产生的电场,若空间存在,n,个点电荷,q,1,q,2,q,n,求它们在空间电场中任一点,P,的电场强度用,场强叠加原理来求。,E,3,E,2,E,1,是点,P,相对于第,i,个点电荷的位置矢量。,单个点电荷,q,i,在空间电场中任一点,P,的电场强度为：,所有电荷,在空间电场中任一点,P,产生的总电场强度为：,82.多个点电荷产生的电场 若空间存在n个点电,9,3.,连续带电体产生的电场,将带电体分成很多电荷元,d,q,，每个电荷元都可以看成是一个点电荷，先求出它在空间任意点,P,的场强：,整个带电体产生的总场强就是每个电荷元产生场强的叠加，也就是将上式在对带电体作积分，可得：,下面引入电荷密度的概念并选取合适的坐标，将给出具体问题的表达式以进行计算。,P,93.连续带电体产生的电场 将带电体分成很多,10,体电荷分布的带电体的场强,面电荷分布的带电体的场强,线电荷分布的带电体的场强,电荷的体密度,电荷的面密度,电荷的线密度,10体电荷分布的带电体的场强面电荷分布的带电体的场强线电荷分,11,例,1,：有两个带等量异号的点电荷，相距为,l,，求它们中垂线上与点电荷连线中心相距,r,的任一点,Q,处的电场强度。,（等量异号电荷,+q,、,-,q,，相距为,l,(,lr,),，该带电体系被称为,电偶极子,）,解,：建立如右图的坐标系,Q,点的场强,E,的,y,分量为零,x,分量是,E,+,和,E,-,在,x,方向分量的代数和,:,代入上式,11例1：有两个带等量异号的点电荷，相距为l，求它们中垂线上,12,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，方向与电偶极矩方向相反。,用 表示从 到 的矢量，,定义,电偶极矩,为：,12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,13,例,2,：求距离均匀带电细棒为,a,的,p,点处电场强度。,（设棒长为,L,带电量,q,，电荷线密度为,l,=,q/L,）,解,：选坐标并任取一小段,d,q,如图，其中,a,p,a,b,由图可知在,xy,平面上,p,点的场强,d,E,可分解成,x,方向和,y,方向的两个分量,:,d,E,d,E,y,d,x,l,13例2：求距离均匀带电细棒为a 的 p点处电场强度。（设棒,14,场强的,x,分量,:,场强的,y,分量,:,当,aL,时为无限长均匀带电细棒,a,=0,，,b,=,p,，,p,点的电场强度只有,y,分量方向垂直于细棒。,讨论,:,问题,:,若细棒不是无限长，但,p,在细棒的中垂线上，结果如何？,14场强的x分量:场强的y分量:当 aL 时为无限长,15,例,3,：有一无限大均匀带电平面，电荷面密度为,，求在平面附近任一点场强。,解,：,如图所取坐标，带电平面与,x,轴垂直，把带电平面分成一系列平行于,z,轴的无限长窄条，阴影部分在,p,点产生场强为（无限长均匀带电直线结果）：,15例3：有一无限大均匀带电平面，电荷面密度为，求在平面附,16,积分公式推导：,本题中：,16积分公式推导：本题中：,17,由对称性可知：,结论：无限大均匀带电平面产生均匀场，大小为,17由对称性可知：结论：无限大均匀带电平面产生均匀场，大小,18,解,：在圆环上任选,d,q,，,引矢径,r,至场点，由对称性可知，,p,点场强只有,x,分量,例,4,：均匀带电圆环轴线上一点的场强。设圆环带电量为,q,，半径为,R,。,当所求场点远大于环的半径时，,d,E,/,d,E,方向在,x,轴上，正负由,q,的正负决定。说明远离环心的场强相当于点电荷的场。,18 解：在圆环上任选dq，引矢径 r 至场点，由对称性可,19,例,5,：均匀带电圆盘轴线上一点的场强。,设圆盘带电量为 ，半径为 。,解,：带电圆盘可看成许多同心的圆环,组成，取一半径为,r,，宽度为,d,r,的细,圆环带电量：,p,E,19例5：均匀带电圆盘轴线上一点的场强。解：带电圆盘可看成许,20,在远离带电圆面处，相当于点电荷的场强。,在靠近带电圆面处，相当于无限大带电平面附近的电场，可看成是均匀场，场强垂直于板面，正负由电荷的符号决定。,讨论,1.,当 时,讨论,2.,当 时,20在远离带电圆面处，相当于点电荷的场强。在靠近带电圆面处，,