08、1电荷、库仑定律、场强.ppt

1、1905年爱因斯坦确立了狭义的相对论，1865年麦斯威尔提出电磁场理论，1820年，奥斯特发现电流作用于吸铁石针，公元前600年，1831年，法拉第发现了电磁效应现象，古希腊泰勒斯提出的电子现象、电磁运动(磁学)、(， 电磁运动是物质运动的基本形式之一电磁学定律从宏命令到微观广泛应用。 电磁学研究对象：电荷产生的电磁场运动规律=电磁场与其他物质相互作用的规律。 高等院校物理学的主要内容：1 )静电荷在真空中产生的静电场，2 )由运动电荷在真空中产生的恒定磁场，3 )物质在静电场和恒定磁场中的行为，4 )电磁场的应用。 (下一页)，本次课的主要内容：第8章：真空中的静电场1，场和电荷2，库仑定律

2、3，电场强度及其修正，目的和要求： )场，理解电场和电场强度的概念2 )使用库仑定律修正多个点电荷间的相互作用力3 )修正多个点电荷引起的电场4 )一维分布的2、场量：场所代表的物理量，例如温度、速度、电场强度等。 3、场分类：标量场和向量场，标量场：场量为标量，如温度场，向量场：场量为速度场、重力场、电场、磁场等向量。 4、场具有可输入的栈内存性，5、场的描述方法，1 )函数法：用函数表示场量的空间分布和经时变化，例如，场是某物理量的空间分布，2 )格拉夫：用格拉夫表示场量的空间分布。 等高线图、电场线图(参照书的第17页)等、(下一页)是产生电磁场的源泉1 .产生正电荷、负电荷、电荷的方法

3、：摩擦起电和静电感应、8 -1电荷、由相对于观察者静止的电荷产生的情况称为静电场3、电荷量化，19061917年，密立根(R.A.millikan )用液滴法测定电子电荷，证明微粒带电量变化不连续，是原电荷e的整数倍，即微粒电荷量化。 (下一页)、2 .电荷之间有相互作用：异号相吸引、同号相斥。 电荷量化是一种实验规则。 迄今已知，电子是经过实验验证的自然段中存在的最小负电荷，质子是最小正电荷。 1986年的建议值为： e=1.6021773310-19库仑(c )，库仑是电量的国际单位。 4 .电荷量的相对论不变性，当在不同的参照系内观察时，相同粒子电荷的功率量不变。 电荷的这种性质称为电荷

4、量的相对性不变性。(下一页)，电荷守恒定律适用于所有的宏命令和微观过程(例如核反应和基本粒子过程)，是自然段中普遍的基本规律之一。 5 .电荷守恒定律，在没有外部和电荷交换的系统中，正负电荷的代数和在任何物理过程都是不变的。(下一页)，8 2库仑定律静电力的重日式榻榻米原理，真空中两个静止点电荷间的作用力的大小与其电力量的积成正比，与它们之间的距离的平方成反比。力的方向沿着两个点电荷连接的方向.表示单位矢量，电荷斥力满足牛顿第三定律，SI中库仑定律的比例系数称为真空介电常数或真空介电常数，(下一页)、实验值、常取、电荷斥力叠加原理：根据实验，电荷斥力满足线性(下一页)、8 带电体周围空间存在的

5、特殊物质。 其重要性质之一是外来电荷在其中时受到电场力的作用，2 .电场的物性，a .电场对其中的带电体施加力的作用。 b .表示带电体在电场中移动时，电场力起作用，电场具有能量=量，由相对论可知，电场具有质量，c .表示变化的电场以光速在空间中传播，电场具有动量。 动量、质量、能量，体现其物性。3 .电场与实物的区别在于电场具有重日式榻榻米性，电荷之间的相互作用通过电场传递，或者电场存在于电荷周围，被该电场吸引的任何带电体都受到电场的作用力(下一页)、二、电场强度是电场强弱的物理量，单位正电荷在电场中的某一点受到的电场力、物理意义、电场强度与试验电荷无关，反映电场本身的性质。 1 .试验电荷

6、，设置在电场中的某点p (称为电场点)为受到的电场力，则p点的电场强度(称为电场强度)定义为2、电场强度的定义，如何验证电场的存在，记述电场的强弱，“电场强烈地作用于其中的电荷” 它本身在一盏茶上有一个小的点电荷。 (下一页)、3 .电场强度的单位：在国际单位制中为(SI )、电场为向量场、电场强度的单位为N/C。 或螺栓/米(V/m )。三、电场强度的补正计算选择电场强度的重日式榻榻米原理、1点电荷及点电荷系的电场强度的补正计算、(1)点电荷的电场强度、(下一页)、电场强度的大小：电场强度的方向：点电荷q的电场强度：q 0的情况。 q 0时，e的方向沿箭头指向内侧。 由于点电荷的电场强度具有

7、球面对称性，也就是说，在以点电荷为球心的自由球面上，电场强度的大小相等，方向沿着半径方向。 (下一页)、(2)点电荷系统产生的电场中的电场强度补正、电场强度反复原理：电场中的任意点的总电场强度与各点电荷单独存在时在该点分别产生的电场强度的矢量和相等。 这就是电场强度的重日式榻榻米原理。 (下一页)、空间对称性和电场强度的分布、空间：包含场源电荷的物理空间、对称性：球面对称性、平面对称性、圆柱对称性=等。 在具有一定对称性的物理空间中存在=的物理量，并且根据该物理空间也具有=对称性。 电场强度的分布：电场强度的大小和方向根据空间=坐标而变化。 电场强度分布的对称性：在有空间的点或线或面上、电场强

8、度的大小相等、 (下一页)、(3)任意带电体(连续带电体)电场中的电场强度：将带电体分为多个原电荷dq，求出dq的任意电场点p处的电场强度，然后对电场源进行积分，由此，能够得到总电场强度：用积分法求出电场强度的一般步骤：1)根据dq 明确dE的方向是否变化的3)dE的方向变化的情况下，将dE在坐标轴方向分解得到元成分4 )分别积分各元成分，得到总电场强度的成分5 )合成各成分，得到总电场强度e，施加适当的研究。(下一页)、(电荷的体密度)、电荷的面密度、电荷的线性密度、3种一般的带电体及其电场强度的校正公式：(下一页)、(体电荷分布的带电体的电场强度：面电荷分布的带电体的电场强度：线电荷分布的

9、带电体、使用表示矢量，将偶极矩、 定义为、(下一页)，结论：电偶极子垂线上远离中心的点的电场较强，与电偶极子的力矩成比例，从该点到中心的距离，(下一页)、电偶极子延长线上的一点的电场强度与电偶极子的力矩的两倍成比例，与距该点中心的距离的三次方成反比，方向与力矩方向成反比从电偶极子延长线上的任意点的电场强度、(下一页)、解：对称性可知，中垂直面上的点的电场强度只是y方向的成分，z和x方向的成分之和为零。 式：(下一页)、(下一页)、(下一页)、(无限长均匀带电细棒的电场强度：相当于点电荷的电场强度：研究、方向与细棒垂直。 由对称性可知，p点的电场强度仅为x成分，例题3使圆环轴线上的一点的电场强度均匀带电。 若将圆环带电量讨论为半径为、(下一页)，则2、圆环中心的电场强度，1、从求出的场点到圆中心的距离远远大于圆环的半径时，圆环相当于一个点电荷，圆环中心的电场强度等于零，(下一页)、例题4均匀带电圆盘轴线上的一点的电场强度将圆盘带电量视为半径：解：带电圆盘可视为由同心圆环构成，半径为r、宽度为dr的细圆环带电量，(下页)，根据上例题带电圆环轴线上的一点的电场强度，研究1，相当于无限大带电平面附近的电场，可视为均匀场讨论2 .当前、(下一页)、本次课程总结：1 .库仑定律-点电荷间的相互作用规律、2 .电荷斥力的叠加原理：即，多个电荷云同步作用力与各电荷=相等，3 .记述电场强度电场