电场叠加原理

电场叠加原理第1页，课件共19页，创作于2023年2月一

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

是矢量点函数，而电势V则是标量点函数.二

理解高斯定理及静电场的环路定理是静电场的两个重要定理，它们表明静电场是有源场和保守场.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；并能用电场强度与电势梯度的关系求解较简单带电系统的电场强度.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.五

了解电偶极子概念，能计算电偶极子在均匀电场中的受力和运动.教学基本要求第2页，课件共19页，创作于2023年2月第五章静电场 电荷

电荷1、引入描述电场性质的两个物理量：电场强度

E电势V研究E、V之间的关系。介绍计算E、V的几种方法。2、导出反映静电场性质的两条基本规律：静电场的高斯定理静电场的环路定理3、简单介绍带电体系的静电能电场5–1电荷的量子化电荷守恒定律一电荷的量子化带电体的电荷是电子电荷的整数倍,电荷这种只能取离散的、不连续的量值的性质,叫做电荷的量子化.电荷的单位名称为库仑,电子电荷的绝对值为e=1.60210-19C第3页，课件共19页，创作于2023年2月二电荷守恒定律:在孤立系统中,不管系统中的电荷如何迁移,系统的电荷的代数和保持不变.5–2库仑定律真空中两点电荷相互作用力真空中介电常数q2所受的（q1给它的）力。由施力电荷指向受力电荷的矢径方向上的单位矢量。实验证明：库仑定律：符号含在“q”内。反之第4页，课件共19页，创作于2023年2月5–3电场强度一、静电场电场由电荷产生，相对于观察者静止的电场叫静电场。静电场的主要性质：1、电场有力的性质：2、电场有能的性质：3、电场对导体产生静电感应现象。对绝缘体（介质）产生极化现象。电场中任何带电体都受到电场力作用。电场力可以移动电场中的带电体。（电场力对带电体做功）第5页，课件共19页，创作于2023年2月二、电场强度定义：大小:等于单位正电荷受到的力。方向:沿正电荷受力方向。1、电场强度：电场“力的性质”用描述。三点电荷的电场强度由E的定义：只与场源电荷q有关。与试验电荷q0无关。表示q指向p点的单位矢径。符号含在q中“q”为“+”时，与方向一致。“q”为“-”时，与方向相反。第6页，课件共19页，创作于2023年2月四电场强度叠加原理试验电荷q0在点电荷系q1、q2、…qn的电场中p点,实验证明:电场中任一点处的总场强,等于各点电荷单独存在时在该点各自产生的场强的矢量和。Er1ErnEr1、点电荷系电场中任意点p的场强：由场强的迭加原理：第7页，课件共19页，创作于2023年2月2、电荷连续分布带电体电场中任意点p的场强：电荷元：dq矢量积分用积分法计算场强的解题步骤:10选择电荷元dq;(视为点电荷)20

建立坐标系,写出dq与座标变量的关系，写出p点处的大小第8页，课件共19页，创作于2023年2月40当在带电体其他处取电荷元时,看P点处的方向是否发生改变.i)否:对dE直接积分,即ii)是:将向坐标轴投影,得到,然后分别对积分,即方向与方向一致结果:或30画出p点处的方向第9页，课件共19页，创作于2023年2月例1、真空中，长为L的直棒均匀带正电荷Q,求棒的延长线上距棒端为a的p点的电场强度++++++pLaQ解:选择电荷元dqdq建立坐标系X0画出p点处的方向,取其他电荷元时的方向不变,所以可直接积分,即方向沿X轴正向第10页，课件共19页，创作于2023年2月例2、半径为R的1/4圆弧上均匀带电，电荷线密度为，求圆心处场强？解：取dq或第11页，课件共19页，创作于2023年2月求：轴线上任一点的p场强？例3、半径为r的均匀带电圆环，总电量为q，解：取dq由对称性知，E沿x方向，只需计算EX即可。E=EX讨论：方向：沿x正向。第12页，课件共19页，创作于2023年2月例4、半径为R的均匀带电圆盘，面电荷密度为+，求：轴线上任一点p的场强。解：可视为许多小圆环组成。取半径为宽为的圆环代替上式中的得方向：圆盘带电“+”，E沿x正向。（若圆盘带电“-”：E沿x负向。）2第13页，课件共19页，创作于2023年2月讨论（1）无限大带电平面电场与距离无关！（相当于点电荷的场）第14页，课件共19页，创作于2023年2月例5、如图，已知细绳及圆环上分别分布着电荷Q，求环心的电场强度。解：建立坐标如图在处取一电荷元它在环心处的场强：整个细绳上的电荷在环心处的场强：圆环的电荷在环心处的场强：合场强第15页，课件共19页，创作于2023年2月例6、真空中，无限长的电荷线均匀带正电荷，单位长度上的电荷为，dq在P点产生的场强为：E沿y方向，只需求在y方向的投影Ey即可。由对称性知：Ex=0求直线外任一点P的场强解：取dq，第16页，课件共19页，创作于2023年2月方向：沿y轴正向。第17页，课件共19页，创作于2023年2月五电偶极子的场强电偶极矩：A点:B点:思考：任