第三篇静电场库仑

第三篇静电场库仑第1页，课件共27页，创作于2023年2月第三篇电磁相互作用和电磁场

Electromagneticfield

四种基本相互作用电磁引力强弱电磁相互作用重要清楚通过电磁场说明场的基本性质

基本特征

基本方法场论第2页，课件共27页，创作于2023年2月内容：一.静电场及基本性质二.稳恒电流的电场、磁场及基本性质三.电磁感应现象及规律四.Maxwell电磁场方程组

电磁场的统一性物质性相对性

电磁场量的相对论变换五.引力场思路：实验规律场的性质场与物质的相互作用第3页，课件共27页，创作于2023年2月1.对电荷的基本认识

两种电荷量子化(chargequantization)1906-1917年，密立根用液滴法首先从实验上证明了，微小粒子带电量的变化不连续。

第一章真空中的静电场

Electrostaticfield§1库仑定律一.电荷守恒定律第4页，课件共27页，创作于2023年2月电荷守恒定律的表述：在一个和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。电荷守恒定律是物理学中普遍的基本定律电量是相对论不变量电荷守恒定律(lawofconservationofcharge)讨论第5页，课件共27页，创作于2023年2月二.库仑定律(CoulombLaw)

1785年，库仑通过扭称实验得到。1.表述在真空中，两个静止点电荷之间的相互作用力大小，与它们的电量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比；作用力的方向沿着它们的联线，同号电荷相斥，异号电荷相吸。第6页，课件共27页，创作于2023年2月电荷2受电荷1的力从电荷1指向电荷2若表示电荷1受电荷2的力表达式仍为但从电荷2指向电荷1第7页，课件共27页，创作于2023年2月2.K的取值一般情况下物理上处理K的方式有两种：1)如果关系式中除K以外，其它物理量的单位已经确定那么只能由实验来确定K值

K是具有量纲的量如万有引力定律中的引力常量G就是有量纲的量

2)如果关系式中还有别的量尚未确定单位则令就K=1(如牛顿第二定律中的K)第8页，课件共27页，创作于2023年2月第二种高斯制中电量的单位尚未确定

令K=13.SI中库仑定律的常用形式令有理化库仑定律(两种)第一种国际单位制中真空介电常量真空电容率第9页，课件共27页，创作于2023年2月1)基本实验规律宏观微观适用2)点电荷理想模型三.电力叠加原理施力受力?讨论第10页，课件共27页，创作于2023年2月§2电场电场强度早期：电磁理论是超距作用理论后来:法拉第提出近距作用并提出力线和场的概念一.电场(electricfield)

电荷周围存在电场。1.电场的基本性质对放其内的任何电荷都有作用力电场力对移动电荷作功第11页，课件共27页，创作于2023年2月2.静电场

相对于观察者静止的电荷产生的电场是电磁场的一种特殊形式二.电场强度(electricfieldstrength)空间带电体电量为描述场中各点电场的强弱的物理量是电场强度第12页，课件共27页，创作于2023年2月试验电荷条件电量充分地小线度足够地小试验电荷放到场点P处，试验电荷受力为试验表明：确定场点比值与试验电荷无关电场强度定义第13页，课件共27页，创作于2023年2月讨论矢量场量纲国际单位制单位或点电荷在外场中受的电场力第14页，课件共27页，创作于2023年2月三.电场强度的计算1.点电荷的场强公式根据库仑定律和场强的定义球对称由库仑定律由场强定义讨论从源电荷指向场点场强方向正电荷受力方向由上述两式得第15页，课件共27页，创作于2023年2月2.场强叠加原理任意带电体的场强如果带电体由n个点电荷组成，如图由电力叠加原理由场强定义整理后得或根据电力叠加原理和场强定义第16页，课件共27页，创作于2023年2月若带电体可看作是电荷连续分布的，如图示把带电体看作是由许多个电荷元组成，然后利用场强叠加原理。P电荷密度体电荷密度面电荷密度线电荷密度第17页，课件共27页，创作于2023年2月例1电偶极子的场首先看一对等量异号电荷相距一般方法点电荷场叠加第18页，课件共27页，创作于2023年2月若从电荷连线的中点向场点P画一位矢若>>则这一对等量异号电荷称为电偶极子(electricdipole)电偶极矩(electricmoment)电偶极子第19页，课件共27页，创作于2023年2月讨论特殊情况连线上，正电荷右侧一点P的场强垂直连线上的一点第20页，课件共27页，创作于2023年2月的推导从出发由图第21页，课件共27页，创作于2023年2月第22页，课件共27页，创作于2023年2月电荷线密度为求：如图所示点的电场强度解：在坐标x处取一个电荷元dq该点电荷在p点的场强方向如图所示大小为各电荷元在p点的场强方向一致场强大小直接相加例2长为均匀带电直线第23页，课件共27页，创作于2023年2月第24页，课件共27页，创作于2023年2月例3均匀带电圆环轴线上的场解：在圆环上任取电荷元由对称性分析知垂直