大学物理-81电场-电场强度课件

课题:

§8－1电荷库仑定律电场电场强度教学目标：

1、正确理解库仑定律及其应用

2、掌握静电场强度及其叠加原理，熟练计算点电荷、连续分布的电场的电场强度教学重点：1、正确理解库仑定律

2、掌握静电场中电场强度的概念及物理意义3、计算各种情况中的电场强度教学难点：1、库仑定律、电场强度叠加原理的理解与应用2、连续分布电场的电场强度的计算教学手段：多媒体教学与讲授相结合课时安排：2课时课题:1.电荷摩擦起电和雷电：对电的最早认识两种电荷：正电荷和负电荷（同一本质的两个对立面）电性力：同号相斥、异号相吸电荷量：物体带电的多少（可作为代数量来运算）一

电荷库仑定律2.电荷守恒定律

电荷既不能被创造，也不能被消灭，它们只能从一个物体转移到另一个物体或是从物体的一个部分转移到另一部分而正负电荷的代数和保持不变。起电机雷电或：在一个孤立系统内发生的过程中,正负电荷的代数和保持不变。1.电荷摩擦起电和雷电：对电的最早认识两种电荷：正电

宏观带电体的带电量q

e，准连续

夸克模型（分数电荷）

e=1.60210-19库仑，为电子电量点电荷（又一理想模型）可以视为点电荷的条件:dr<<库仑定律：5.库仑定律3.电荷量子化4.电荷的相对不变性：其电量与其运动状态无关。库仑

1785年，法国库仑（C.A.Coulomb)dQ1r观察点P.宏观带电体的带电量qe，准连续夸克模型（分数电荷）库仑定律——真空介电常数。——单位矢量，由施力物体指向受力物体。——电荷q1作用于电荷q2的力。真空中两个静止的点电荷之间的作用力（静电力），与它们所带电量的乘积成正比，与它们之间的距离的平方成反比，作用力沿着这两个点电荷的连线。库仑定律——真空介电常数。——单位矢量，由施力物体指向受力物讨论库仑定律包含同性相斥，异性相吸这一结果。(a)q1和q2同性，则q1q2>0,和同向，方程说明1排斥2斥力讨论库仑定律包含同性相斥，异性相吸这一结果。(a)q1和q2(b)q1和q2异性，则q1q2<0,和反向，方程说明1吸引2引力注意：只适用两个点电荷之间(b)q1和q2异性，则q1q2<0,和数学表达式离散状态连续分布静电力的叠加原理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。数学表达式离散状态连续分布静电力的叠加原理例8-3在图中,三个点电荷所带的电荷量分别为q1=－86

C，

q2=50

C，q3=65

C。各电荷间的距离如图所示。求作用在q3上合力的大小和方向。解:选用如图所示的直角坐标系。q2q1q3

F31F32F30.6m0.52m0.3mijxy按库仑定律可算得q1作用于电荷q3上的的大小为力沿x轴和y轴的分量分别为例8-3在图中,三个点电荷所带的电荷量分别为q1=电荷q2作用于电荷q3上的力的大小为力沿x轴和y轴的分量分别为根据静电力的叠加原理,作用于电荷q3上的合力为合力的大小为合力与x轴的夹角为电荷q2作用于电荷q3上的力的大小为力两种观点{超距作用作用作用“场”作用电荷1电荷2电场1电场2电荷1电荷2产生作用作用产生二电场电场强度2.电场强度1.电场试验电荷q0及条件{正点电荷(尺寸小)q0足够小，对待测电场影响小q0q0定义电场强度电场中某点的电场强度等于单位正电荷在该点所受的电场力.两种观点{超距作用作用作用“场”作用电荷1电荷2电场1电场3.电场强度的计算（1）点电荷的电场（3）连续分布电荷的电场（2）场强叠加原理和点电荷系的电场场点源点（1)点电荷的电场q+3.电场强度的计算（1）点电荷的电场（3）连续分布电荷的电场qiq2qq1（2)电场强度叠加原理和点电荷系的场强

qi对q的作用电场强度叠加原理点电荷系的电场场点q1+q2-qiq2qq1（2)电场强度叠加原理和点电荷系的场强q例8-4在直角坐标系的原点（0，0）及离原点1.0m的y轴上（0，1）处分别放置电荷量为q1=1.0×10-9C和q2=-2.0×10-9C的点电荷，求x轴上离原点为2.0m处P点场强（如图）。解:

q1在P点所激发的场强为q1Pq2F312.24m2m1mijx

EE2E11200q2在P点所激发的场强的大小为例8-4在直角坐标系的原点（0，0）及离原点1.0m的yE2的矢量式为：根据场强叠加原理，P点的总场强为：电场和x轴的夹角为的大小为E2的矢量式为：根据场强叠加原理，P点的总场强为：电场和x轴解：例8-5.求电偶极子中垂面上的电场。r电偶极矩（电矩）++解：例8-5.求电偶极子中垂面上的电场。r电偶极矩（电矩）电偶极子在电场中所受的力矩用矢量形式表示为：若rl

+电偶极子在电场中所受的力矩用矢量形式表示为：若rl+电荷面分布电荷体分布电荷线分布dSdVdqP.ld(3)连续带电体的电场电荷元：计算时将上式在坐标系中进行分解，再对坐标分量积分。电荷面分布电荷体分布电荷线分布dSdVdqP.ld(3)连续例8-6求一均匀带电直线在P点的电场。

解：建立直角坐标系取线元dx带电将投影到坐标轴上xdxyθP例8-6求一均匀带电直线在P点的电场。解：建立直角坐积分变量代换代入积分表达式同理可算出xdxθPy积分变量代换代入积分表达式同理可算出xdxθPy当直线长度无限长均匀带电直线的场强：{极限情况，由当直线长度无限长均匀带电直线的场强：{极限情况，由例8-7求一均匀带电圆环轴线上任一点x处的电场。xpRxpRr由对称性解：例8-7求一均匀带电圆环轴线上任一点x处的电场。xpRxRrdr例8-8求均匀带电圆盘轴线上任一点的电场。解：由例7均匀带电圆环轴线上一点的电场xPRrdr例8-8求均匀带电圆盘轴线上任一点的电场。解：由讨论：1.当xR>>2.当<<xR无限