大学物理电场强度

1、1,静电场,作者 张殿凤,1 电荷 库仑定律,2 电场强度,3 高斯定理,4 静电场的保守性,5 电势梯度,6 静电场中的导体,7 电介质中的静电场,8 电荷在外电场中 的静电势能,9 电荷系的静电能,10 电场的能量,2,1 电荷 库仑定律,一、电荷,3、物体带电的实质,4、电荷守恒定律,5、电荷的量子化,2、电荷的种类,1、物体带电,3,大小,1、点电荷：,2、库仑定律:,二、库仑定律:,相对于惯性系观察，自由空间（或真空）中两个静止 的点电荷之间的作用力（斥力或吸力，同称库仑力）与 这两个电荷所带电量的乘积成正比，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。,4,矢

2、量式：,式中 表示 所受的力，此力是由 施加的。,规定：矢径 的方向由 指向,电量的单位和比例系数k的确定： 国际单位制：电流是基本量，电量是导出量,5,令,有理化,真空介电常量 真空电容率,库仑定律,6,2 电场强度,一、 电场: “超距”作用、“以太”学说 “场” 人们在长期的实践中，认识到“电磁场” 是物质的一种形态，具有能量、动量、 质量 。,二、电场强度： 试验电荷的引入有两个条件：电量小、空间小,电场强度的定义式：,单位,或,7,三、场强迭加原理： 如果试验电荷处在若干个点电荷所产生的电场时,四、电场强度的计算,1、点电荷的电场中的场强,8,真空中有一个点电荷 ，试验电荷 。,为正

3、： 的方向与 的方向一致,为负： 的方向与 的方向相反,9,2、点电荷系电场中的电场：,电偶极子：两个大小相等的正负电荷，相距为,电偶极子的轴线：连结两电荷的直线,轴线的正方向：从负电荷指向正电荷,电矩：,中垂线一点的电场,10,11,3、电荷连续分布的带电体,1）、带电体为线分布：,例：真空中有一均匀带电直线，长为L，总电量为Q， 线外一点p离开直线的垂直距离为a，p点和直线两 端的连线与直线之间的夹角分别为 和 ，求p 点的场强。,12,解：线密度,13,14,15,直线无限长,16,例：均匀带电圆环，半径为R，带电量为q,求圆环轴线 上任一点的电场度。,解：,17,方向沿着X轴,当 时,

4、远离环心处的电场也相当于一个点电荷q所产生的电场。,18,例：求均匀带电平面外部空间的电场强度，面电荷 密度是 。,x,解：平面视为许多 同心圆环组成,2)、带电体为面分布：,19,当 时，,当 时,20,3 高斯定理,一、电力线：画电力线的依据，电力线的性质,二、电通量：,1、,2、,21,3、,4、对于闭合曲面 穿出为正，穿入为负,三、高斯定理：,22,1、电点荷的场， 闭合球面。,q,2、任意闭合曲面,23,3、闭合曲面不包围电荷,4、闭合曲面包围电荷系,24,例：求均匀带电球面的电场分布。球面半经为R, 带电量为q。,解：,球外,球内,E,四、高斯定理的应用：解决电荷高度对称分布问题,25,例：求均匀带电球体电场分布。球半径为R，带电量为 。,解：球外，,方向,球内，,26,例：半径为R的“无限长”均匀带正电的圆柱面， 电荷面密度为 ， 计算柱内外场强。,解：,r,R,高斯面内电荷,27,例：求无限大均匀带电平面的电场分布。 电荷