1_场强叠加原理

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,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,场的性质,场与物质的相互作用,思路：实验规律,第三册 电磁学,1.对电荷的基本认识,两种电荷(正、负）,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 静止电荷的电场,Electrostatic field,1,库仑定律（1.1 1.2),一.电荷守恒定律,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,二.库仑定律(,Coulomb Law),1785,年，库仑通过扭称实验得到(实验定律）回顾：万有引力定律及其表达式,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。,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,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 就令,K,=1(,如牛顿第二定律中的,K,),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,有理化,库仑定律 (两种单位制),第一种 国际单位制中,真空介电常量 真空电容率,令,基本实验规律,宏观,、,微观均适用 地磁场研究（10,7,m）,到,高能电子散射（,10,-17,m）,三.电力叠加原理,施力,受力,?,讨论,q,1,q,2,q,3,Q,q,i,如果空间存在两个以上的点电荷时，要用叠加原理。即作用在其中一个点电荷上的力，是各个点电荷对其作用力的矢量和。,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,注意：两个点电荷之间的作用力并不因第三个点电荷 存在而有所改变。,库仑定律与电力的叠加原理是关于静止电荷相互作用的两基本定律，应用它们原则上可以解决静电学中的全部问题。,一.电场 (,electric field),电荷周围存在电场。带电体或电荷之间的相互作用是通过场来传递的。,电荷 场 电荷,1.电场的基本性质,对放在其内的任何电荷都有作用力,电场力对移动电荷作功,电场能使引入电场中的导体或电介质分别,产生静电感应现象或极化现象,2.静电场,相对于观察者静止的定电荷产生的电场,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,Q,描述场中各点电场的强弱的物理量电场强度,描述电荷在 各点受力强弱的物理量,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,与试验电荷无关,电场强度定义,比值,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,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,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,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,矢量积分,面电荷密度,线电荷密度,电偶极矩（电矩）:,例1 电偶极子的电场,+,P,r,+,-,q,+,q,a,电偶极子在,均匀电场中所受的力矩：,+,e,p,f,f,例,2、求一均匀带电直线在,O,点的电场。已知：,q,、,a,、,1,、,2,。,解题步骤：,选电荷元,d,q,=,d,l,方向如图,取,如图示坐标轴：,x,y,a,d,l,l,0,r,2,1,q,x,y,a,d,l,l,0,r,2,1,q,a,作,变量变换：,x,y,a,d,l,l,0,r,2,1,q,a,同理：,当,带电直线的长度,无限长均匀带电直线的场强：,=,4,例3、求一均匀带电圆环轴线上任一点,x,处的电场。,x,x,p,d,q,a,设：,q,、,a,、,x,已知。,解：,将,带电环分成无数,d,q,q,d,a,.,y,z,x,当,d,q,位置发生变化时，它所激发的电场,矢量构成了一个圆锥面。,E,d,a,y,z,x,当,d,q,位置发生变化时，它所激发的电场,矢量构成了一个圆锥面。,E,d,q,d,.,E,=,4,d,例3、求一均匀带电圆环轴线上任一点,x,处的电场。,x,x,p,d,q,a,设：,q,、,a,、,x,已知。,解：,将,带电环分成无数,d,q,由,对称性可知：,x,R,r,r,d,P,x,例,4、均匀带电圆盘轴线上的电场。已知：,q,、,R,、,x,。,解：,将盘,分成无数圆环如图示,为电荷,面密度,方向沿盘轴向,讨论：,1、当,R,x,（无限大均匀带电平面的场强）,2、当,x,R,讨论,理想模型,点电荷,电偶极子,无限长带电线,无限大带电面,叠加原理,作业,大学物理习题集,P29/1.2 1.3 1.5 1.6 1.7,