大学物理第六章第1讲.ppt

第六章静电场 相对观察者静止的电荷所激发的电场 6 1电荷库仑定律 6 2电场电场强度 6 1电荷的量子化电荷守恒定律 一 电荷的量子化 1 电荷的正负性 自然界中存在正负两种电荷 电荷的性质 微观世界的一个特殊概念 按某种规律取分立值的物理量 电荷的量子 二 电荷守恒定律 在孤立系统中 不管系统中的电荷如何迁移 系统的电荷的代数和保持不变 3 作用 同性相斥异性相吸 三 点电荷模型 法国库仑 库仑 C A Coulomb1736 1806 法国物理学家 1785年通过扭秤实验创立库仑定律 使电磁学的研究从定性进入定量阶段 电荷的单位库仑以他的姓氏命名 四 库伦定律 两个点电荷之间相互作用力 库伦定律 SI制 为真空电容率 库仑定律写成 在国际单位制中 通常采用 例在氢原子内 电子和质子的间距为 求它们之间电相互作用和万有引力 并比较它们的大小 解 6 2电场电场强度 实验证实了两静止电荷间存在相互作用的静电力 但其相互作用是怎样实现的 场是一种特殊形态的物质 电荷间的相互作用是通过电场来实现 表现 力 放到电场中的电荷要受到电场力 作功 电荷在电场中移动时 电场力要作功 静电场的主要表现 下面将从力和能量角度研究电场的性质和规律并由此引进描写电场性质的两个物理量 电场强度和电势 二 电场强度 描写电场性质的物理量 定义 电场中某点处的电场强度等于位于该点处的单位试验电荷所受的力 其方向为正电荷受力方向 单位 电荷在电场中受力 说明 三 点电荷电场强度 解 大小 方向 四 电场强度的叠加原理 点电荷对的作用力 由力的叠加原理得所受合力 故处总电场强度 点电荷系在某点产生的电场强度等于各点电荷单独存在时 在该点产生的电场强度的矢量和 电场强度的叠加原理 即 电荷连续分布的电场 带电体 电荷均匀分布 的 电荷体密度 点处电场强度 电荷元 带电面 电荷均匀分布 的 为电荷面密度 带电线 电荷均匀分布 的 为电荷线密度 对不同电荷分布的带电体可分别写为 带电体 带电面 带电线 为电荷体密度 为电荷面密度 为电荷线密度 五 电偶极子的电场强度 为电偶极子的轴 电偶极矩 电矩 解 取轴线中点为坐标原点 建立坐标轴则和在点电场强度分别为 叠加得 取oxy坐标系 则 和在B点产生的电场强度 解 例1正电荷均匀分布在半径为的圆环上 计算在环的轴线上任一点的电场强度 取图示坐标 圆环中心与坐标原点重合 在圆环上取电荷元 其在点的电场强度 即 则圆环在的电场强度 有对称性则合电场强度沿x轴方向 电场分析 圆环各电荷元对点的电场强度的分布 2 3 解 回顾力学中计算刚体转动惯量的基本方法 将圆盘分成有许多半径不等的细圆环组成 那么圆盘在点的电场强度是这些细圆环电场强度的叠加 设某一细圆环半径为 宽为 则带电量 解 由例 该圆环在P点的电场强度 因为圆环上各细园环在P点产生的电场强度方向都同 沿ox轴 因此圆盘在P点的电场强度 例3有一均匀带电直线 长为 电量为 求距它为处p点场强 解 段在点产生的场强 有图知 由 无限长均匀带电直线 即无限均匀带电直线 电场垂直直线 背向直线 指向直线 例4有一无限大均匀带