高二物理竞赛电荷和电场课件

引言：静电场：相对于观测者静止的电荷所激发电场。（研究描写静电场的基本性质的物理量，反映静电场性质的基本定理。）1、基本物理量：（1）电场强度（2）电势U2、基本性质和规律：（1）场强叠加原理（2）高斯定理（3）场强环流定理

一

掌握描述静电场的两个物理量——电场强度和电势的概念，理解电场强度

是矢量，而电势V则是标量.

二

理解高斯定理及静电场的环路定理.

三

掌握用点电荷电场强度和叠加原理以及高斯定理求解带电系统电场强度的方法.

四掌握用点电荷和叠加原理以及电势的定义式求解带电系统电势的方法.教学基本要求（1）电荷的种类：正电荷、负电荷（2）电荷的性质：同号相斥、异号相吸电量：电荷的多少单位：库仑符号：C（3）电荷的电量是量子化的：q=n1、电荷：组成实物的某些基本粒子如质子和电子的固有属性一、电荷2、电荷的基本性质：（4）电荷守恒定律在一个孤立系统中，无论进行怎么样的物理过程，系统内电荷量的代数和总保持不变二库仑定律1点电荷模型2库仑定律（为真空电容率）3静电力的叠加原理：作用于某电荷q0上总静电力等于其他点电荷单独存在时作用于该电荷静电力的矢量和。(1)离散情况：对n个静止电荷q1、q2、q3…….qn所组成的电荷系(2)连续情况：电荷均匀地分布在物体上对dq整个带电体对q0的作用dqq0例1：相距为2a处，有两个正点电荷，电量都是+q的,有一q’电荷在中垂线x处，求(1)q’所受静电力；(2)X＝？时，q’受力最大?aaq’qqoxYx解（1）以连线的中点为原点，沿中垂线做ox轴，q’在x处方向沿x方向。（2）三静电场

实验证实了两静止电荷间存在相互作用的静电力，但其相互作用是怎样实现的？电荷电场电荷场是一种特殊形态的物质实物物质

场电场的对外表现电场中的电荷要受到电场力的作用电场力可移动电荷作功五电场强度

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

（试验电荷为点电荷、且足够小,故对原电场几乎无影响）：场源电荷：试验电荷③

电场强度是空间位置的函数：①电场强度是反映电场性质的物理量，与引入到电场中的电荷q0无关。②电场强度是矢量，方向为正电荷在该处所受电场力的方向。*关于电场强度的讨论：1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2场强的计算

点电荷的电场强度设真空中有n个点电荷q1,q2,…qn，则P点场强：分量式：--+++点电荷系的电场例2电偶极子如图已知：q、-q、r>>l，电偶极矩求：A点及B点的场强。设+q和-q的场强解:A点分别为和+-o+-B点：+-+-结论：∝∝

电荷连续分布情况电荷体密度点处电场强度电荷面密度电荷线密度例3设有一均匀带电线，长为L。总带电量Q，线外一点P离开直线垂直距离为a，P点与带电线两端之间的夹角分别为1、

2，求P点的场强。+++++++aPXYO已知：求：解：分割带电体{{统一变量：+++++++aPXYO讨论：若+++++++由对称性有解

例4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.讨论（1）（点电荷电场强度）（2）（3）例5均匀带电薄圆盘轴线上的电场强度.

有一半径为,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.解由例4（点电荷电场强度）讨论无限大均匀带电平面的电场强度可见：（1）无限大均匀带电平板产生的电场是均匀电场。++++++++--------+--+-O例6电量为＋Q均匀地分布在一个半径为R的金属半圆环上，计算圆环中心o处的电场强度。解：电荷连续分布，在圆环上取一长为dq的电荷元以o点为原点，建立ox，oy轴，根据电荷分布的对称性，电场关于x轴对称，y轴分量抵消。例6设真空中有一无限长均匀带电平板，电荷面密度σ（σ>0）,求p点的场强。（p点到平板距离为a）+++++++++++++解：将