电场电场强度.ppt

一 电场 历史上的三种观点 a 超距作用 无介质 问题的提出 库仑定律给出了真空中点电荷之间的相互作用的定量关系 然而这作用是通过什么途径来传递的呢 b 近距作用 介质 以太 c 场 8 2电场电场强度 c 场 1832年法拉第 弥漫在电荷周围并对处于其中的另一电荷有作用力 1 电场 电荷周围存在的一种特殊物质 电荷 电场 电荷 2 电场的基本特性 对处在电场中的电荷施加作用 电荷1对电荷2的作用过程 在电荷1的周围空间存在一种特殊的物质 电荷1给予电荷2的作用力是靠这个特殊的物质传递的 因为电荷2处于电荷1产生的场中 所以电荷2受到了静电力的作用 产生电场的电荷1称为场源电荷 电荷2所处的位置为场中的点 场点 在电荷2的周围空间存在一种特殊的物质 电荷2给予电荷1的作用力是靠这个特殊的物质传递的 电荷2对电荷1的作用过程 因为电荷1处于电荷2产生的场中 所以电荷1受到了静电力的作用 产生电场的电荷2称为场源电荷 电荷1所处的位置为场中的点 称为场点 3 电场与实物的 异同点 异点 实物是由原子 分子组成 看得见 摸得着 场物则不同 场物有空间可入性 且互不发生影响 实物则没有 实物的密度很大 而场物的密度很小 实物的运动速度不能达到光速 而场物一般以光速运动 同点 场跟实物一样 也有质量能量 动量和角动量 场物也遵从质量守恒 动量守恒 角动量守恒 3 电场与实物的异同点 续 场物跟实物一样 在存在形式上也具有多样性 4 静电场 当一个电荷处于另一个电荷的静电场中时 就受到这个静电场的作用力 叫做静电场力 分布在静止电荷周围的场叫做静电场 这个静止电荷就叫做静电场的场源电荷 二电场的定量描述 电场强度 电场的基本属性是对处在电场中的电荷施加作用力 所以可以从力的角度描述电场 1 试探电荷 引入目的 要求 线度应小到可视为点电荷 电量应足够小 使得由于它的引入不致引起原有电量的重新分布 因而将不会引起原来电场的变化 检验空间某点是否存在电场 2 试探电荷所受静电力的实验结果 理论和实践表明 将试探电荷放在电场中不同点 它受的力一般不同 是描述静电场固有性质的物理量 定义为电场强度 说明 定义 单位 牛顿 库仑 N C q0只是使场显露出来 即使无q0也存在 讨论 场中某点的电场强度既与实验电荷电量无关 也与试探电荷受力无关 完全取决于场源电荷和场点 即决定于电场本身 对某点而言的 是矢量 对变化的电场 电场分 匀强电场 非匀强电场 大小 单位正电荷受力大小 方向 正电荷受电场力的方向 单位 N C V m 此式为电场强度的定义式 在直角坐标系下 三 电场强度的叠加原理 根据场强的定义 则有场强叠加原理 场强叠加原理 由力的叠加原理得到场强的叠加原理 即n个电荷的合场强等于各个点电荷单独存在时产生的场强的矢量和 电场强度的计算 电场强度的计算 场点 源点 1 点电荷的电场 电场强度的计算 电场强度的计算 2 点电荷系的场强 电场强度的计算 由点电荷的电场强度公式 所以 由电场强度叠加原理 解 例1 求电偶极子在它轴线的延长线上一点的场强 o 电场强度的计算 r P x 电偶极矩 电矩 如图所取坐标 电场强度的计算 解 例2 求电偶极子中垂面上的电场 r 电偶极矩 电矩 电场强度的计算 用矢量形式表示为 电场强度的计算 3 电荷连续分布的带电体的场强 利用以上各式 原则上可计算任意分布电荷的场强 但在电荷分布比较复杂的情况下 往往遇到许多难以解决的积分问题 引入电荷密度的概念 矢量积分化成标量积分 连续带电体的电场例题 均匀带电直线的电场 均匀带电圆环轴线上的电场 均匀带电圆盘轴线上的电场 电场强度的计算 例3 求一均匀带电直线在P点的电场 解 建立直角坐标系 带电 电场强度的计算 积分变量代换 代入积分表达式 同理可算出 电场强度的计算 当直线长度 无限长均匀带电直线的场强 极限情况 由 电场强度的计算 例4求一均匀带电圆环轴线上任一点x处的电场 x p R 电场强度的计算 所以 由对称性 当dq位置发生变化时 它所激发的电场矢量构成了一个圆锥面 电场强度的计算 由对称性 解 电场强度的计算 讨论 电场强度的计算 时 时 例5求均匀带电圆盘轴线上任一点的电场 解 由例4均匀带电圆环轴线上一点的电场 电场强度的计算 讨论