电场强度3(1)(共24张PPT)

第九章静电场第1页，共24页。教学基本要求1.了解电荷、电量、电荷守恒定律及其量子化概念。2.掌握库仑定律。3.理解静电场及其基本性质。4.掌握描述静电场的两个基本概念：电场强度及电势，并能理解场强和电势之间的关系。5.掌握点电荷电场和电场叠加原理，并能用其计算任意带电体的电场强度和电势。6.理解电场线和电场强度通量的概念，并能求简单情况下的电场强度通量。7．掌握反映电场性质的基本定理：高斯定理、静电场的环路定理，并能应用高斯定理求电荷简单对称分布情况下的电场强度。第2页，共24页。一电荷基本性质:二电荷守恒定律在孤立系统中,电量的代数和保持不变.（自然界的基本守恒定律之一）1.物质结构：物质-分子-原子-原子核，电子-夸克、轻子-亚夸克2.物体的带电3.电荷分正负，同性相斥，异性相吸.4.电荷量子化：夸克（反夸克）带电5.电荷的相对论不变性:在相对运动的两惯性系中同一电荷电量相等

9-1电荷的量子化电荷守恒定律电磁学（第九章-第十二章）---麦克斯韦电磁场理论

电磁学是研究电磁规律的学科

电磁现象：摩擦生电、大自然的雷电、天然磁石的指向电磁现象的系统研究（十六世纪）1865年英国物理学家麦克斯韦建立了宏观电磁场理论

第3页，共24页。一点电荷模型二库仑定律（1785年）9-2库仑定律两个点电荷之间相互作用的规律矢量式第4页，共24页。（为真空电容率）3.库仑力遵守牛顿第三定律，牛顿第二定律（低速）注意：1.库仑定律仅适用于点电荷2.电场力是有心力，可引入电势和电势能的概念。4.由于库仑力是严格平方反比的，因此才有高斯定理。第5页，共24页。解例在氢原子内,电子和质子的间距为求它们之间电相互作用和万有引力,并比较它们的大小.（微观领域中,万有引力比库仑力小得多,可忽略不计.）第6页，共24页。一静电场电荷电场电荷实物物质场1.带电体之间的相互作用是通过场来实现的.9-3电场强度2.场是一种物质，它可以脱离源而单独存在3．静电场：相对观察者静止的电荷在其周围空间激发的电场，称为静电场。

相同：都具有能量、动量和质量不同：（1）实物物质具有确定的存在空间，场是弥撒的；（2）实物物质有不可入性，但运动形态有可叠加性；场本身和运动形态都有可叠加性。静电场的对外表现：(1)对引入电场中的带电体有力的作用。(2)带电体在电场中移动时，电场力要对带电体做功（能量）(3)电场使导体产生静电感应；使电介质产生极化现象。第7页，共24页。二电场强度单位

电场中某点处的电场强度

等于位于该点处的单位试验电荷所受的力，其方向为正电荷受力方向.电荷在电场中受力与无关1.试验电荷:电量、大小足够小，故对原电场几乎无影响2.电场强度的引入：：场源电荷：试验电荷电场强度的定义：引入电场强度，反映电场本身性质第8页，共24页。三点电荷的电场强度真空中，点电荷激发的电场具有球对称性第9页，共24页。解

例把一个点电荷（）放在电场中某点处，该电荷受到的电场力为，求该电荷所在处的电场强度.大小方向第10页，共24页。四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第11页，共24页。1865年英国物理学家麦克斯韦建立了宏观电磁场理论库仑力遵守牛顿第三定律，牛顿第二定律（低速）三点电荷的电场强度电磁现象：摩擦生电、大自然的雷电、天然磁石的指向电荷连续分布情况在孤立系统中,电量的代数和保持不变.场本身和运动形态都有可叠加性。1865年英国物理学家麦克斯韦建立了宏观电磁场理论电磁现象：摩擦生电、大自然的雷电、天然磁石的指向电荷连续分布情况1．静止孤立点电荷的场强E电荷分正负，同性相斥，异性相吸.电场中某点处的电场强度等于位于该点处的单位试验电荷所受的力，其方向为正电荷受力方向.电荷连续分布情况电荷体密度点处电场强度第12页，共24页。电荷面密度电荷线密度第13页，共24页。电场强度的计算：方法：库仑定律+电场强度叠加原理1．静止孤立点电荷的场强E

2.点电荷系的电场强度：3．连续带电体的电场强度

线分布：面分布：体分布：矢量积分的一般方法1.写出2.建立坐标系，求：3.统一积分变量，积分求出大小：方向：

第14页，共24页。电偶极矩（电矩）例1电偶极子的电场强度电偶极子的轴计算：（1）电偶极子轴线延长线上一点的电场强度第15页，共24页。第16页，共24页。真空中，点电荷激发的电场具有球对称性库仑定律仅适用于点电荷相同：都具有能量、动量和质量理解电场线和电场强度通量的概念，并能求简单情况下的电场强度通量。场本身和运动形态都有可叠加性。电磁学是研究电磁规律的学科3．连续带电体的电场强度引入电场强度，反映电场本身性质例2正电荷均匀分布在半径为的圆环上.物质结构：物质-分子-原子-原子核，电子-夸克、轻子-亚夸克（2）电偶极子轴线的中垂线上一点的电场强度三点电荷的电场强度由于库仑力是严格平方反比的，因此才有高斯定理。掌握点电荷电场和电场叠加原理，并能用其计算任意带电体的电场强度和电势。有一半径为,电荷均匀分布的薄圆盘,其电荷面密度为.

（2）电偶极子轴线的中垂线上一点的电场强度第17页，共24页。第18页，共24页。由对称性有解例2正电荷均匀分布在半径为的圆环上.计算在环的轴线上任一点的电场强度.第19页，共24页。第20页，共24页。讨论（1）（点电荷电场强度）（2）（3）第21页，共24页。例3均匀带电薄圆盘