第5章 静电场2.ppt

1、1.第5章静电场5.1电场强度5.2电通量高斯定理5.3电场力的工作电势5.4静电场中的导体和电介质5.5电容器和电容器5.6电场能量，2。静电场产生的电场：相对于观察者的静电荷一个实验定律：库仑定律；两个物理量：电场强度和电势；两个定理：高斯定理和回路定理，导体和电介质：通过它们的电荷和外部电场之间的相互作用改变电荷分布和运动状态，这又反过来影响电场。3，5.1电场强度，1。电荷及其性质是物质的基本性质。类型：正电荷(玻璃电)，负电荷(树脂电)性质：相同的数吸引，不同的数排斥，电量：一个物体的电荷量的量度：库仑C，在相互作用下发生的所有过程都被观察到。这是物理学中的普遍规律！1。电荷守恒定律

2、，电荷量子化是实验结果，2。电荷量化，4。1906-1917年，密立根第一次用实验证明了电荷量子：e，q=ne n=1.2.3。1986年推荐值：e=1.60217733 10-19C，3。相对论不变性，5，2，库仑定律，1785年，库仑通过扭转试验得到33，360，真空中的库仑定律，作用力，作用力，国际单位制：Q库仑(C)，F牛顿(N)，r米(M)，实验给出：k=8.988010 9 Nm2/C2，真空中的电介质单位电荷对外加电荷的矢量，库仑定律的适用条件：只适用于点电荷模型，外加电荷对观察者是静态的(外加电荷可以移动)，7，3，电历史上，法拉第短程作用，电荷电场电荷，1。电场，电荷周围的电

3、场。场是物质的形式，在静电荷周围有一种特殊的物质，叫做静电场。电场的基本性质对其中的任何电荷都有作用力。8.2.电场强度，从“力”的角度描述电场中各点的电场强度，测试电荷为33，360个小量，正点电荷用q0表示。电场力的性质，如果研究电场中的某一点，逐点实验表明该比值与q0无关，而是与场源的性质、实验电荷在电场中的位置以及电场中介质的分布有关。电场强度的定义：9是一个矢量，是空间坐标点的函数。单位：牛/库(N/C)，10，4，场强叠加原理两点电荷间的力不受第三点电荷存在的影响，所以一点电荷上的力为：场强叠加原理、11，5，场强计算，1。真空中点电荷的场强，从源电荷到场点，场分布是中心对称的，r

4、0，E点电荷是无意义的，各向同性均匀无限介质中的点电荷场强，12场强在坐标轴上的投影，13，3。连续带电体的电场，注意上面公式：是矢量体积分数。对于不同的电荷分布，电荷元素应表示为：体电荷分布dq=dV表面电荷分布dq=dS线电荷分布dq=dl，14，4。电偶极是指一对符号相等但不同的点电荷，它们之间的距离远小于离观测点的距离。，电偶极矩：(1)电偶极矩场强，解：对于点A:Q和-q的场强分别为、15，对于点B:点B的总场强很小，结论3360，注意：坐标原点的选择，16，例：真空中有一条长度为L的均匀带电直线，总的来说，试着计算距离直线一定距离的点p的场强。如图所示，已知点p与直线和直线两端的连

5、线之间的夹角分别为1和2。解决方案：步骤：1。建立坐标，选择电荷元素dq=dx，2。确定大小和方向，3。把它投影到坐标轴上，17。选择适当的积分变量，取R。作为积分变量，因此，18，讨论：当直线的长度为L，或a0，则10，2，当符号不同时，E的方向相反，19，电偶极子在外电场中的力和力矩，合力，合力矩和力矩总是使电矩向达到稳定状态的方向转动，这表明力矩是最大的；最小力矩。6.带电体在外电场中的作用；20，5.2高斯电通量定理；1.电力线是一组空间曲线，用来形象地描述静电场。1。电力线的切线方向表示场强的方向，电力线的密度表示场强的大小。n是通过S的电力线的数量，21。在电场的任何一点上，穿过垂

6、直于E的单位面积的电力线的数量等于该点上E的大小。2。电线的形状，单点电极，不同电荷的点电极，22，3。静电场电场线的性质，(1)它从正电荷(或地方)开始，到负电荷(或地方)结束，并不形成闭环或中断。(2)任何两条电源线不相交。(e是独一无二的)。23，2，电通量，电场中通过任何给定截面的电线总数称为通过该截面的电通量或电通量，由符号E表示。在均匀场(平面)中，在非均匀场(曲面)中，24，电场中任何闭合曲面的通量和电场强度E，规定法线的正方向是指向的。E的单位是：伏特米(虚拟机)。25.3.高斯定理是反映静电场性质的基本定理。反映字段和来源之间的关系。1.高斯定理的积分形式在真空中的任何静电场

7、中，通过任何封闭表面s的电通量e等于被该表面包围的电荷的代数和除以0，并且与封闭表面之外的电荷无关。它的数学表达式是：注：e是高斯表面上每个点的电场；公式中的e是dS处的总电场。26，2。高斯定理的验证，场源是位于封闭球体中心的点电荷q (1) q，点电荷的电通量与球体半径无关。取相邻球体，则e是连续的，e1e2，点电荷线是连续的。27，(2) q位于任何闭合曲面S中。如果在S和S/，之间没有其他电荷，点电荷q的电场线连续延伸到无穷远。(3) q不在封闭面S/，而只有与S/相切的圆锥中的电场线通过S/，因为有几条电场线进入平面，而相同数量的电场线必须从平面出来。28，任意点电荷系统，连续电荷分布，表明：(1) e只由S中Q的内部值决定，而与Q的内部分布无关；(2)高斯表面上每个点的场强是总场强(由S的内外电荷产生)；(3)库仑定律只适用于静电场，高斯定理不仅适用于静电场，也适用于变化的电