6-1电场强度-9.2.ppt

电磁学（Electromagnetism）,物理与光电工程学院冯祖勇教授手机QQ:446519895；Email:fengzuyong,电磁学研究电磁现象及其规律的科学。,公元前600年前，希腊哲学家赛列斯发现琥珀摩擦可以吸引轻小物体。,东汉时期的王充论衡中有,“顿牟掇芥，磁石引针”的记载,1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，使电磁学的研究从电磁分离跃至电磁相互联系的研究阶段。,*两个里程碑,1）1831年法拉第发现电磁感现象，证实了电与磁的统一性。,这里的顿牟即指玳瑁，意思是经过摩擦的玳瑁可以吸引芥籽或细小的物体。历史上，电与磁是分别发现和研究的。,法拉第引入场的概念和力线的图像，把人们的认识从超距作用中解脱出来，建立了近距作用概念。,麦克斯韦从理论上总结了法拉第的物理思想，用一套方程组概括实验上发现的电磁规律，建立了电磁场理论，预言了光的电磁本性。相对论的问世，又将电磁学推向了一个新高潮。,2）Maxwell方程组的建立,11级大学物理B（2）复习要点题型:选择10题共30分,填空10题共30分,计算4题共40分1、真空中静电场：（31分）库仑定律的应用（求带电粒子的电量）。理解高斯定理，会运用高斯定理求电通量。电势的定义及点电荷电场中某一点电势的计算。电场线与等势面的关系。点电荷的电场中静电场力做功的计算。静电场的性质：高斯定理及环路定理的数学表达式及其物理意义。场强的计算，用叠加原理求电场或电势的分布（电荷分布在线上的情况）（计算题）。复习题（习题精选）：P101109：3，4，6，7，8，11，19，21，31（教材）：P170:64；P177:69；P188:615，6172、静电场中的导体和电介质（16分）平行板电容器接上电源或充电后断开电源，两板间距离的变化对电压、电场强度和电场能量的影响。利用静电平衡条件和电荷守恒定律求导体板表面的电荷分布。利用静电平衡条件、电荷守恒定律或高斯定理、电势定义，求同心导体球、球壳组的电场和电势分布，要求熟练掌握均匀带电球面的电场和电势的分布（计算题）。复习题（习题精选）：P112117:1，3，8，9，11，19，23（教材）：P198:621，623；P205:6273、稳恒电流的磁场（31分）利用高斯定理求磁通量。利用环路定理求闭合回路的环流。带电粒子在均匀磁场中的运动分析（周期、半径、动能、动量）。,第六章静电场(StaticElectricField),6-1电场强度（P160-169),物体带电及基本现象,*物体带电-物体具有吸引轻小物体的性质称为物体带电。,*两种电荷：,*摩擦起电：,物体之所以能带电是因为物质具有电结构,物体失去或得到电子时，物体便带电。,正电荷负电荷,电荷之间的相互作用,同性相斥异性相吸,物体带的电荷量简称电量，一般用q或Q表示，单位为C（库仑）,一、电荷,*电荷守恒定律,电荷不能创生,也不能消灭,只能从一个物体转移到另一个物体;或从物体的一部分移到另一部分,总电荷不变。,物体带的电量q不能连续取值，只能是某基本电量（电子电量e）的整数倍。,*电荷量子化,C,2、库仑定律,1、点电荷,实际带电体的理想化模型，具有带电体的全部电量，但无形状和大小。,法国物理学家查尔斯库仑于1785年发现.内容：在真空中两个静止点电荷之间的相互作用力与距离平方成反比，与电量乘积成正比，作用力的方向在它们的连线上.,作用力的方向：,同号,与同方向（斥力），异号,与反方向(引力)。,电磁学中常用另一常数取代k,称为真空中的介电常数，或真空电容率。,注意：,库仑定律只适用于点电荷；,库仑力满足矢量叠加原理。,电场对外的表现：,力的表现：,近代物理证明：电场是一种物质。它具有能量、动量和质量。,电荷之间的相互作用通过电场进行,电场对置于其中的电荷有力的作用；,功的表现：,在电场中移动电荷，电场力作功。,电场：是存在于电荷周围能传递电荷与电荷之间相互作用的物理场。在电荷周围总有电场存在；同时电场对场中其他电荷发生力的作用。,四、电场强度（跟力学中的压强相似）,电场,q0,定义P点的电场，引入试验电荷于P点,电场中某点的电场强度等于单位正电荷在该点受的电场力。,是一个矢量,方向为正电荷在该点的受力方向。,试验电荷的条件：,线度很小,带电量很小,的单位,点电荷在电场中受到的电场力,电场强度定义式,五、电场强度的计算,1、点电荷的场强,，与同方向,，与反方向,计算点电荷q在处的P点产生的场强，引入试验电荷于P点,受的作用力,由电场强度的定义，得点电荷的场强公式,2、点电荷系的场强（场强叠加原理）,即：点电荷系在空间某点产生的场强等于各点电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和。,推广到n个点电荷，有,3、电荷连续分布的带电体的场强,整个带电体在P点的场强,任一电荷元在P点的场强,带电体看成许多电荷元组成,电荷分布在线上，为电荷线密度；,电荷分布在面上，为电荷面密度；,电荷分布在体上，为电荷体密度。,结果表示成,计算下面两个标量积分,上述积分是矢量积分，一般不易计算。实际中是建立坐标，把分解为和,例1、计算电偶极子在其延长线上任一点P产生的场强。,解:,电偶极子,电偶极矩,例2、计算电偶极子中垂线上任一点P的场强。（书P166),解,例3计算一长度为L,带电量为q的均匀带电直线在其延长线上一点P产生的场强。,解：,在x处取电荷元,取导线左端为原点,建坐标如图,dq在P点产生的大小,方向沿x正向,的方向沿x正向,因为各电荷元在P点产生的方向均相同，所以整条导线在P点的场强,或,例4电荷q均匀分布在一半径为R的圆环上。计算在圆环轴线上x处P点的场强。,解：,在圆环上任取电荷元,dq在P点产生的大小,因各电荷元在P点产生的方向不同,把分解为和,由对称性,所以:,的方向沿x正向,讨论:,，则,令，可求得场强极大值的位置,屏蔽效应,（点电荷的场强）,例6均匀带电圆板，半径为R，电荷面密度为。求轴线上任一点P的电场强度。,解：,圆板看成许多带电圆环组成,利用带电圆环的场强公式,R,x,（一个环）,当时，对应无限大平板的情况,1、电荷之间的作用力（电场力）：,真空中两点电荷之间的相互作用力大小,总结61电场强度,库仑定律只适用于点电荷；,库仑力满足矢量叠加原理。,2.