大学物理-多媒体精--01-静电场的场强ppt课件

.,1,电磁学（Electromagnetism）,电磁学研究的是电磁现象,电场和磁场的相互联系；电磁场对电荷、电流的作用；电磁场对物质的各种效应。,的基本概念和基本规律：,电荷、电流产生电场和,磁场的规律；,.,2,处理电磁学问题的基本观点和方法,着眼于场的分布,（一般）,电磁学的教学内容:静电学（真空、介质、导体）稳恒电流稳恒电流的磁场（真空、介质）电磁感应电磁场与电磁波,对象：,弥散于空间的电磁场，,方法：,观点：,电磁作用是“场”的作用,基本实验规律,综合的普遍规律,（特殊）,（近距作用）,.,3,静电场相对观测者静止的电荷产生的电场,.,4,1.1电荷、电荷守恒定律,1.2库仑定律,1.3电场和电场强度,1.4叠加法求场强,1.5电场线和电通量,1.6高斯定理,1.7高斯定理应用举例,本章目录,.,5,1.1电荷、电荷守恒定律（electriccharge，chargeconservationlaw）,自学书P3P7第1.1节，要着重搞清：,电荷的量子性和电荷连续分布的概念,点电荷的概念,电荷守恒定律,电荷的相对论不变性,.,6,1.2库仑定律（Coulombslaw）,实验定出：k=8.9880109Nm2/C2,国际单位制（SI）中：,q库仑（C），,F牛顿（N），,r米（m）,演示,静电跳球（KD004）,静电摆球（KD005）,.,7,库仑定律适用的条件：,真空中点电荷间的相互作用施力电荷对观测者静止（受力电荷可运动）,0真空介电常量（dielectricconstant,有理化：,引入常量0，,有：,有理化后的库仑定律：,令,ofvacuum）,.,8,1.3电场和电场强度,（electricfieldandelectricfieldintensity）,电场强度,q0静止的检验（点）电荷,检验电荷受的电场力,则点电荷系的总场强：,在场点的电场强度，,场强叠加原理,（Superpositionprincipleofelectricfieldintensity）,.,9,1.4叠加法求场强,一.点电荷的场强（intensityofpointcharge）,由库仑定律和电场,“源”点电荷,场点,（相对观测者静止）,点电荷电场强度分布的特点：,强度定义给出：,.,10,点电荷qi的场强：,由叠加原理，点电荷系的,二.点电荷系的场强,总场强：,点电荷系,.,11,1.电偶极子（electricdipole）的场强,电偶极子：,点电荷所组成的电荷系,一对靠得很近的等量异号的,电偶极子是个相对的概念，,它也是一种实际的物理模型,（如有极分子）。,.,12,（1）轴线上的场强,rl时：,.,13,称为电偶极矩（electricdipolemoment）,这表明电偶极子的q和是作为一个整体,影响它在远处的电场的。,令,则,.,14,（2）中垂线上的场强,电偶极子场强分布的的特点：,由书P1718例1.3，有：,.,15,（3）一般情况,.,16,（4）电偶极子在均匀电场中所受的力矩,.,17,*2.电四极子（electricquadrupole）的场强,偶极子是q有微小位移而得到的；,四极子是有微小位移而得到的：,-,或,.,18,*3.任意点电荷系的场强：,电偶极子的电场起主要作用，,电四极子的电场起主要作用，,点电荷电场为主，,则在远离电荷,则在远离电荷系处，,则在远离电荷系处，,若,若,.,19,实际上，点电荷系在远处的场强可以对,电荷系中的某点（如O点）作台劳展开：,在远场区：,rri,.,20,点电荷场强,电偶极子场强,.,21,三.连续带电体的场强,面电荷dq=ds，,：面电荷密度,线电荷dq=dl，,：线电荷密度,将带电体分割成无限多块无限小的带电体,体电荷dq=dv，,：体电荷密度,.,22,已知：,求：轴线上的场强,解：,（1）划分电荷元,例,均匀带电环面，R1，R2,.,23,（3）积分求：,.,24,（4）分析结果的合理性：,量纲正确；,令x=0，得，,合理；,令xR2，,合理。,则：,.,25,（5）对结果的讨论：,E的分布：,xm=?，自己计算。,R10，R2，此为均匀带电无限大平面：,.,26,R10，R2=R，此为均匀带电圆盘情形：,.,27,1.5电场线和电通量(electricfieldlineandelectricflux),一.电场线（线）,1.线上某点的切向,2.线的密度给出的大小。,即为该点的方向；,为形象地描写场强的分布，引入线。,.,28,几种电荷的线分布：,演示,点电荷的电场线（KD001）,平面电荷的电场线（KD002）,两个平行平面电荷的电场线（KD003）,.,29,几种电荷的线分布的实验现象：,单个点电极,.,30,正负点电极,.,31,两个同号的点电极,.,32,单个带电平板电极,.,33,分别带正负电的平行平板电极,.,34,带异号电荷的点电极和平板电极,.,35,“怒发冲冠”,.,36,二.电通量e,定义：,1.e是对面而言，不是点函数2.e是代数量，有正、负之分,的几何意义：,对闭合曲面，,约定：闭合曲面以向外为曲面法线的正方向。,.,37,1.6高斯定理（Gausstheorem）,高斯定理是反映静电场性质的一个基本定理。,一.问题的提出：,由,进一步搞清静电场的性质；便于电场的求解；解决由场强求电荷分布的问题。,为何还要引入高斯定理？,原则上，任何电荷分布的电,场强度都可以求出，,目的：,.,38,在真空中的静电场内，,二.高斯定理的内容,高斯定理：,通过任意闭合曲面的电通量，,数和除以0。,等于该曲面所包围电量的代,.,39,三.高斯定理的证明,证明可按以下四步进行：,1.求以点电荷为球心的球面的e,由此可知：,点电荷电场对球面的与r无关，,即各球面的连续,点电荷的线连续。,.,40,2.求点电荷场中任意曲面的电通量,e=,q在S内；,0，,q在S外。,.,41,3.求点电荷系的电场中任意闭合曲面的电通量,（S外）,（S内）,.,42,4.将上结果推广至任意连续电荷分布,四.几点说明,1.高斯定理是平方反比定律的必然结果；,2.由的值决定，与分布无关；,3.是总场强，它由q内和q外共同决定；,4.高斯面为几何面，q内和q外总能分清；,5.高斯定理也适用于变化电场；,.,43,6.高斯定理给出电场线有如下性质：,电场线发自于正电荷，,证：,