物理选修3-1电场强度.ppt

1,电场 电场强度,2,电荷是通过电场来作用的。,电场的基本性质：对处在其中的其它电荷会产生作用力，该力称为电场力。,电场是电荷周围存在的一种特殊物质。,电荷q1,电荷q2,电场E,场的物质性体现在：,a.给电场中的带电体施以力的作用。,c.变化的电场以光速在空间传播，表明电场具有动量,电场是一种客观存在，是物质存在的一种形式。,b.当带电体在电场中移动时，电场力作功. 表明电场具有能量。,静电场：相对于观察者静止的电荷周围产生的电场。,电场与实物有何不同?,3,描写电场性质的物理量。,1.电场强度的定义,1. 检验电荷： 本身携带电荷足够小；占据空间也 足够小，放在电场中不会对原有电场有显著的影响。,2. 将 放在点 电荷系产生的电场中， 受到的作用力为 。,比值 与检验电荷无关，反映电场本身的性质。,电场强度：,单位正电荷在电场中某点所受到的力。,物理 意义,场强单位是N/C。或者叫做伏特/米。,电场,出发点:从电场的电荷受力出发，引入一描述电场的物理量。,4,点电荷系电场中空间某点的场强为各个点电荷在该点单独存在时产生的场强的矢量和。,证明：检验电荷受力,2.场强迭加原理,两边除q0,证毕,场强迭加原理,5,3.场强的计算,1.点电荷的场强,表示 的单位矢量。,2.点电荷系的场强,的方向：从源点指向场点。,位矢,场点,O 场源,6,3.连续带电体的场强,将带电体分成很多元电荷 dq ,对场源求积分，可得总场强：,电荷元的选取：,电荷的体密度,电荷的面密度,电荷的线密度,对于电荷线分布的带电体,对于电荷面分布的带电体,对于电荷体分布的带电体,先求出它在任意场点p 的场强:,7,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,解题思路及步骤：,1.建立坐标系。,2.确定电荷密度:,4.确定电荷元的场,5.求场强分量Ex、Ey、EZ。,3.求电荷元电量;,体 ,面,线,求总场,8,例1：求电偶极子中垂线上一点的电场强度。,电偶极子：一对等量异号的点电荷系。,电偶极矩:,解：,由对称性分析Ey=0,写成矢量式：,场强的大小为：,9,例2：电荷均匀分布在一根长直细棒上，此棒电荷线密度为。试计算距细棒垂直距离为x的P点的场强。已知细棒两端和P点的连线与X轴的夹角分别为1和2。,解:线电荷密度,10,同理可得：,11,讨论:,2. 设棒长为l ，xl 无穷远点场强，,相当于点电荷的电场。,1= /2, 2=/2,1. 无限长均匀带电直线，,12,例3：均匀带电圆环半径为R，带电量为q,求：圆环轴线上一点的场强。,解：电荷元dq的场,由场对称性 E=0,r 与 x 都为常量,13,讨论:,1.环心处：x=0, E=0,2.当 x R,相当于点电荷的场。,3.场强极大值位置：,令,14,例题4 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，,细圆环带电量,取一半径为r，宽度为dr 的细圆环。,15,在远离带电圆面处，相当于点电荷的场强。,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。