电1.-真空中静电场的场强.ppt

作业：7.26,7.27,第二部分热学统计物理学基础统计物理学基本概念。分子力及其特点。理想气体微观模型。II理想气体压强公式。温度的微观解释。II分子自由度。能均分定理。理想气体内能。气体分子麦克斯韦速率分布。平均、最可几和方均根速率。I*玻尔兹曼能量分布、重力场中微粒按高度分布、等温气压公式及其在测高中的应用。III平均碰撞频率和平均自由程。II*气体的迁移现象。III热力学基础热力学基本概念。热力学系统平衡态。II热力学第零定律热平衡后。热力学系统各处温度同。III热力学第一定律热量、功和内能。热力学第一定律。准静态过程。理想气体四个等值过程。*多方过程。摩尔热容量。循环。循环效率。卡诺循环。热机。致冷机。卡诺定理。I热力学第二定律永动机、开尔文和克劳休斯表述及其等价性。可逆和不可逆过程。热力学第二定律统计意义。功变热和热传导的解释。*熵。*熵增加原理。III热力学第三定律绝对零度不能达到原理。III,电磁学,（Electromagnetism）,极光,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；,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）电磁感应麦克斯韦方程组,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）,第一章,（IntensityofElectrostaticFieldinVacuum）,真空中静电场的场强,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,自然界中只存在正、负两种电荷。,电荷守恒定律：在一个孤立系统内发生的过程中，正负电荷的代数和保持不变。,电荷的量子化：指电荷只能取离散的、不连续的量值的性质。,一、电荷,e为最小电量单位,称元电荷或电荷的量子。,1.1电荷、电荷守恒定律（electriccharge，chargeconservationlaw）,注：强子的夸克模型具有分数电荷（或电子电荷）但实验上尚未直接证明.,密立根（R.A.Millikan）带电油滴实验（19061917,1923年诺贝尔物理奖）,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。,库仑(C.A.Coulomb17361806）,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.,为真空电容率,点电荷：抽象模型,受的力,1.2库仑定律（Coulombslaw）,大小：,方向：,和同号相斥，异号相吸.,为单位矢量，其方向是由施力体指向受力体.,静电场:静止电荷周围存在的电场,1.3电场和电场强度,（electricfieldandelectricfieldintensity）,q0带正电，带电量和几何尺寸足够小,电场强度的叠加原理,由力的叠加原理得所受合力,点电荷对的作用力,故处总电场强度,电场强度的叠加原理,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,点电荷电场强度分布的特点：,强度定义给出：,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,1.电偶极子（electricdipole）的场强,电偶极子：,一对靠得很近的等量异号的点电荷所组成的电荷系。,电偶极子是个相对的概念，rl,它也是一种实际的物理模型,（如极化后的分子或原子，发射电磁波的天线等）。,令,从-q指向+q的矢量。,称为电偶极矩（electricdipolemoment）,（1）轴线上的场强,rl时：,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。,则,综上，电偶极子场强分布的的特点：,（2）中垂线上的场强,Er-3，比点电荷的电场的衰减得快。,（3）电偶极子在均匀电场中所受的力矩,所受合外力为0，电偶极子在均匀电场中绕质心轴转动,三.连续带电体的场强,将带电体分割成无限多块无限小的电荷元，每个电荷元都可以看做点电荷。,电荷体密度,点处电场强度,电荷面密度,电荷线密度,由对称性有,由于,（1）,（点电荷电场强度）,（2）,（3）,解由上例,（点电荷电场强度）,讨论,例,求在均匀带电直棒中垂线上一点的电场强度,0,r,-0,a,解：,对称性,无限长均匀带电直棒,0,-0,半无限长均匀带电直棒？,无限大带电平面外任一点的场强(已知电荷面密度为),解法一,解法二,例求无限大均匀带电平面外一点的场强。电荷面密度。由无限长带电线：,均匀电场！,由对称性:,方向：沿y轴负向,例求均匀带电圆弧圆心处的场强，已知、R、。,解：电荷元dq产生的场强：,典型带电体分布：,1.5电场线和电通量(electricfieldlineandelectricflux),一.电场线（线）,1.线上某点的切向,即为该点的方向；,为形象地描写场强的分布，引入线。,电场线：描述电场分布情况的曲线。,垂直通过单位面积的电场线条数，在数值上就等于该点处电场强度的大小。即：电场线的疏密表示该点处电场强度的大小。,静电场中电场线的特点：,3.电场线密集处电场强，电场线稀疏处电场弱。,1.电场线起始于正电荷，终止于负电荷。,2.电场线不闭合，不相交。,2.线的密度给出的大小。,几种电荷的线分布：,点电荷的电场线,平面电荷的电场线,两个平行平面电荷的电场线,几种电荷的线分布的实验现象：,单个点电极,正负点电极,两个同号的点电极,单个带电平板电极,分别带正负电的平行平板电极,带异号电荷的点电极和平板电极,“怒发冲冠”,二电场强度通量,通过电场中某个面的电场线数,1定义,2表述,二电场强度通量,通过电场中某个面的电场线数,1定义,2表述,匀强电场，与平面夹角.,非匀强电场，曲面S.,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。,当0：电场线穿出闭合曲面。,当90时e0,例无限大均匀带电平面的电场强度,无限大均匀带电平面，单位面积上的电荷，即电荷面密度为，求距平面为处的电场强度.,选取闭合