电荷 库伦定律 电场

关于电荷库伦定律电场第1页，共18页，2022年，5月20日，12点1分，星期五一.电荷的量子化1897年汤姆逊发现1913年密立根试验验证（不连续）最小基本电荷元电荷二.电荷守恒定律

系统电荷的代数和不变如电子偶湮没a.

量子化——自然界一个普遍法则注b.

电荷基本性质正负性、量子性、守恒性、相对论不变性（Q与运动状态无关）2

.第2页，共18页，2022年，5月20日，12点1分，星期五6－2库仑定律真空电容率(F·m-1)方向（斥力）方向（引力）真空：两点电荷（模型）：(与F万类似)a.

也适用均匀分布球形电荷（对称性）注b.

对非点电荷c.对微观粒子F万<<Fe（微元法）为点电荷间作用力3

.第3页，共18页，2022年，5月20日，12点1分，星期五例1、在氢原子中，电子与质子的距离约为5.310-11m。求它们之间的万有引力和静电力。（已知G=6.6710-11N·m2·kg-2，M=1.6710-27kg,m=9.1110-31kg）解：第4页，共18页，2022年，5月20日，12点1分，星期五

1.“场”概念的建立和发展英国牛顿：力可以通过一无所有的空间以无穷大速率传递，关键是归纳力的数学形式而不必探求其传递机制.法国笛卡尔：力靠充满空间的“以太”的涡旋运动和弹性形变传递.18世纪：力的超距作用思想风行欧洲大陆。第5页，共18页，2022年，5月20日，12点1分，星期五英国法拉第：探索电磁力传递机制,由电极化现

象和磁化现象提出“场”的概念。19世纪：英国麦克斯韦:建立电磁场方程，定量描述场的性质和场运动规律。第6页，共18页，2022年，5月20日，12点1分，星期五二.

电场强度一.

静电场6－３电场强度物质实物场静电场物质性力性质—能性质—场点位置场源电荷Q空间分布唯一性原理：（Ｑ大小、形状、…）（大小、方向）场源电荷空间分布空间分布q0q0q04

.第7页，共18页，2022年，5月20日，12点1分，星期五点电荷q已知分布非点电荷qPQ+q0PQ>0PQ<0三.

点电荷电场强度特点：非均匀场，球对称性Q>0方向方向Q<0径向+－真空中5

.第8页，共18页，2022年，5月20日，12点1分，星期五四.

电场强度叠加原理真空中对q

0p点：讨论：a.

点电荷系（离散）b.

带电体（连续）积分——场源电荷分布范围一般(

几何法，正交解析法

)矢量和+P6

.第9页，共18页，2022年，5月20日，12点1分，星期五电荷元+P式中—电荷元dq在P点的电场c.

组合场dq的选取其它基本电荷—可避免重积分

点电荷—有可能作重积分线元面元体元式中—已知电荷源的电场a.

矢量求和基本法则（正交解析法）注离散连续b.

对称性分析与利用—分析场的对称性，建立恰当坐标系7

.第10页，共18页，2022年，5月20日，12点1分，星期五电偶极矩(电矩)五.

电偶极子的电场强度1.电偶极子（有极分子电模型）2.讨论电偶极子的场分布正负等量电荷±q，r>>r0+-oP（1）轴线上一点Ax>>r0且.+-o8

.第11页，共18页，2022年，5月20日，12点1分，星期五（2）垂直平分线上一点

B+-.o建立图示坐标系（利用对称性）由对称性知Ey=0则式中9

.第12页，共18页，2022年，5月20日，12点1分，星期五Pa12yxo例1、真空中有均匀带电直线，长为L，总电量为Q。线外有一点P，离开直线的垂直距离为a，P点和直线两端连线的夹角分别为1和2。求P点的场强。（设电荷线密度为）dxx解：电荷元：dq=dxdEdExdEyr第13页，共18页，2022年，5月20日，12点1分，星期五[例2]

正电荷q均匀分布在半径为R的圆环上.计算通过环心点O并垂直圆环平面的轴线上任一点P处的电场强度.分析：a.

线分布，d

q取线元形式点电荷b.

对称性分析与利用c.

物理问题常变量识别本题：改变d

q位置，rθ均常量、结论（记住）10

.第14页，共18页，2022年，5月20日，12点1分，星期五令讨论:a.圆环—“点电荷”b.环心处（x=0）（对称性）

c.极值极大值11

.第15页，共18页，2022年，5月20日，12点1分，星期五[例3]

有一半径为R，电荷均匀分布的薄圆盘，其电荷面密度为

.

求通过盘心且垂直盘面的轴线上任意一点处的电场强度.

rdr分析：a.

面分布c.

d

E方向沿x轴结论如仍取点电荷二重积分ds—极坐标形式如取均匀带电细圆环(上例)单积分dE—上例结论b.

任取细圆环(r,dr)12

.第16页，共18页，2022年，5月20日，12点1分，星期五讨论：a.

x>>R“点电荷”b.