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文档简介

1、1,4,电磁学,2,真空的静电场,静电场in vacuum,3,静电场-相对于观察者静止电荷的电场的两个物理量:场强,电势;实验定律:库仑定律;两个定理:高斯定理,循环定理,静电场,第9章,4,9-1电荷库仑定律,一,电荷,1,两个电荷:正电荷,负电荷-东湖,平湖相位吸收,3,实验结果表明,带功率的小粒子的变化不是连续的,可以是特定电荷e的整数倍。电荷的相对论不变性。5,2,库仑定律,单位向量由力物体指向力物体。电荷Q1作用于电荷Q2的力。真空中两个停止点电荷之间的作用力(静力)与它们所具有的电量的乘积成正比,与其间距离的平方成反比,作用力方向跟随这两点电荷的连接。SI系统:真空电容率(真空介

2、电常数),6,讨论,库仑定律包括同性排斥,异性相吸的结果。注意:两点电荷之间,只应用了7万次,所以库仑力和重力的比率,电子和质子之间的静电力,电子和质子之间的重力,比如氢原子中电子和质子的距离为5.310-11米,求出静电和重力,比较两个力的量。忽略!解决方案:电子和质子之间的距离约为直径的105倍,因此可以将电子和质子看作点电荷。8,数学表示,离散状态,连续分布,静电的叠加原理与特定电荷的总静电单独存在不同点电荷时作用于该电荷的静电的矢量相同。9,静电的两个观点:“电”应该是“电场力”。力传递不需要介质,也不需要时间。超距离作用:近距离作用:法拉第指出电力的介质是电场,电荷产生电场;电场对其

3、他电荷有很强的作用。9-2电场强度,10,电荷为静态时,两个观点的结果相同。但是电荷移动或变化就会产生差异。现代物理学证明“场”的观点是正确的。电场,电荷,电荷,11,1,电场,叠加,研究方法:能量法-电位u,力法-场强引入,外部性能:a .将力应用于电荷(电荷体)b .电场力为电荷,A,12,3点电荷的场强,13,4,场强叠加原理,点电荷系统,14,点电荷系的场强,轴上的场强投影,连续电荷体,15,例1。电偶极子,图:q,-q,rl,电偶极矩,球面a和点b的场强,解法:点a和点q的场强和,5,电场强度计算已知,解决方案:将合力、合力、合力力矩、自下而上用作矢量,力矩总是返回方向以达到稳定状态

4、。可见:最大力矩;力矩最小。20,连续带电体的电场,(1)电荷分布,(2)电荷表面分布,(3)电荷表面密度,(3)电荷线分布,(21,示例3为均匀带电体的线密度已知:a、1、2、故障诊断步骤、1。电荷元素选择,5 .积分变量选择,4 .坐标设置,投影到轴,2 .确定的方向,3 .指定大小、22、theta作为积分变量,、24,对称,27,28,讨论,(2)在环中心,x=0,29,(3)时,可以把电荷的环看作点电荷,这反映了点电荷概念的相对性,求出了30,y5均匀带电圆盘轴的电场。已知:q、r、x要求:Ep,解决方案:微环的功率为:31,讨论,1。Rx,(无限均匀填充平面的场强),32,2。r0

5、,56,r,r,q,57,解决方案:rR,功率,高斯定理,场强,电通量,59,均匀带电均匀带电的无限平面电场,已知,61,解决方案:场是轴对称高斯曲面:圆柱面,示例4。具有均匀带电的圆柱面的电场。(1) r,命令,63,课堂练习:寻找均匀带电圆柱体的场强分布是r,64,9-4静电场的环路定理电位。其中,一,静电场力作用,65,宣传,(与路径无关),结论电荷在任何静电场上移动,静电场力作用与路径的开始和结束位置无关。66,2,对静电场的环路定理,即静电场力将电荷与任意闭合路径一起移动的操作为0。沿Q0封闭路径acbda一周内电场力的作用在静电中,电场强度的循环总是0。静电场循环定理,67,b点势

6、能,ab电场力,Wa属于Q0和系统,注意,3,电势能,保守力的功率=由于相应的势能减少,静电功率=静电势能增长的负值,68,电位差定义,电位定义,69,在ab电场力的操作中,电荷q,注意1,电位为相对量,电位零点的选择是任意的。2,两点之间的电位差与电位零点的选择无关。3,选择电位零点。70,根据电场叠加原理,1,根据电位叠加原理,场源为Q1,Q2,qn的点电荷系统,场强,电位,每个点电荷单独存在时该点的电位的对数和,5,电位的计算,71,1)。点电荷电场的电势,由电势定义,讨论,对称,大小,q等于向心的同一个球面的点电势,2,计算电势,72,电位的叠加原理,p的电势是点电荷系统的电势,连续电

7、荷的电势,电位的叠加原理,73已知:r,q,解决方案:方法1微元法,方法2定义法,场强分布,77,示例3,在均匀带电的球面电场中查找电位分布,已知r,q,解决方案3360方法叠加法(微元法),任意环,图寻找等量同心带电球面的电位,q,-q,RA,RB,解决方案3360为高斯定理,由电位差定义,80,沿ODC移动到c以寻找单位正电荷,由电场力产生的操作,81,1,等电位面为电场中的电势相同点,82,电偶极子的等电位面,q作为面的元素位移,沿着电力线移动,a,b对于等方性的任意两点移动q,a到b,84,等电位面的密度高的地方时,强而稀的地方时强度小。在:字段中,规定两个相邻等电位之间的电位差相同。课程练习:由等方性确定的a,b点的场强大小和方向,已知,85,积分电势图,86,2,电场强度和电势之间的差值,单位正电荷从a到b电场力的力,特定方向的电场强度,沿该方向电位的电势变化率的负值,一般为87,方向为U,坡率运算符,88,示例1。利用场强与电位梯度的关系,计算均匀带电微环轴上一点的场强。解决方案:89,示例2。在电偶极子电场的任意点上的场强计算,解决方案:b点(x=0),A点(y=0),90,第九章真空中

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