第1次 电场,电场强度-1

静电场第7章静电场(electrostaticfield)：相对于观察者静止的电荷所产生的电场。基本内容：1）描述静电场的两个基本量：电场强度，电势2）描述静电场性质的两个基本定理：

高斯定理，

环路定理

3)一个基本的定律：库仑定律

2023/2/527-1电场电场强度一、电荷及其性质1、电荷(electriccharge)1747年富兰克林发现了电。物体所带的电荷有两种，分别称为正电荷(positivecharge)、负电荷(negativecharge)。同号电荷相斥(repel)，异号电荷相吸(attract)。电荷可以由摩擦起电、静电感应(electrostaticinduction)产生。电量q：物体带电多少的量度。单位：Coulomb历史上约定：用丝绸摩擦的玻璃棒带正电，用毛皮摩擦的塑料棒带负电。

2023/2/532、电荷的量子化(chargequantization)1906～1917年，密立根（R.A.millikan)用液滴法测定了电子电荷，证明：微小粒子带电量的变化是不连续的，它只能是基元电荷(elementarycharge)e的整数倍(integralmultiple)，即粒子的电荷是量子化的。迄今所知，电子是自然界中存在的最小负电荷，质子是最小的正电荷。它们的带电量都是基本电荷e。1986年的推荐值为：e=1.60217733×10-19库仑(C)q=±ne，n=1,2,3,…

电荷量子化是个实验规律。2023/2/543、电荷守恒定律（lawofconservationofcharge)表述：在一个与外界没有电荷交换的系统内，正负电荷的代数和在任何物理过程中保持不变。（电荷既不能被创造，也不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体上，或从物体的一部分转移到另一部分）地位：电荷守恒定律适用于一切宏观和微观过程(例如核反应和基本粒子过程)，是物理学中普遍的基本定律之一。2023/2/55二、库仑定律1、点电荷(pointcharge)：形状和大小可忽略的带电体（理想模型）当带电体的形状和大小与它们之间的距离相比充分小而允许忽略时，可以将带电体看作点电荷。表述：在真空中两个静止点电荷之间的作用力与它们的电荷（电量）的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。作用力的方向沿着这两个点电荷的连线。2、库仑定律(Coulomb’s

law)（1785年）2023/2/56其中是国际单位制中的比例系数k

~8.98755×109N.m2.C-2(为真空电容率或真空介电常量)为单位矢量，

2023/2/57电荷q2受到电荷q1的作用力为：1）库仑定律是直接从实验总结出来的规律，适应于

点电荷，是静电场理论的基础。2）库仑定律与牛顿万有引力定律类似，也不是超距

(action-at-a-distance)作用。按照现代物理学的观

点，相互作用是由场以有限速度传播的。3）适用的空间范围为：10-17m~107m，这分别被高能电子散射实验和人造地球卫星研究地球磁场时所证实。

2023/2/584)作用于某电荷上的总静电力等于其他点电荷单独存在时作用于该电荷的静电力的矢量和—叠加原理三、电场强度（重点）一、电场(electricfield)1.电荷之间的相互作用是通过电场传递的，或者说电荷周围存在有电场，引入该电场的任何带电体，都受到电场的作用力，这就是近距作用。电荷1电场1电场2电荷2激发作用作用激发2023/2/59所谓超距作用：电荷1电荷2作用作用二、电场强度(electricfieldintensity)试验电荷(testcharge)：带电量足够小的点电荷场源电荷试验电荷电场中某点处的电场强度

定义为位于该点处的单位正试验电荷所受的力。

单位：电荷在电场中受力：

与试验电荷无关

均匀电场：电场强度处处相同的电场10三点电荷的电场强度球对称性和非均匀性2023/2/5Break11四电场强度的叠加原理由力的叠加原理，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2023/2/512电荷连续分布情况电荷体密度点处电场强度2023/2/513电荷面密度电荷线密度2023/2/514体电荷分布的带电体的场强面电荷分布的带电体的场强线电荷分布的带电体的场强

因为矢量不能直接积分，须先求出场强分量，

对分量积分后再迭加（关键点）。注意2023/2/5151.由能否说

与成正比，与成反比？

讨论2.一总电量为Q>0的金属球，在它附近P点产生的场强为。将一点电荷q>0引入P点，测得q实际受力大小F与q之比为F/q(>，<，=)P点电场强度的大小E0·q·2023/2/516例1、电偶极子的电场强度1、电偶极子：等量异号电荷+q、-q，相距为电偶极矩：2、电偶极子中垂线上一点的电场强度-q到+q的矢量极轴：由对称性有

例2

正电荷q均匀分布在半径为R的圆环上。计算在环的轴线上任一点

p的电场强度。解2023/2/5192023/2/520讨论（1）（点电荷电场强度）（2）2023/2/521例3

均匀带电薄圆盘轴线上的电场强度。