2011.4静电场.ppt

1、真空中的静电场，第9章，9-1电荷。库仑定律，1。自然界中只有两种电荷，同种电荷相互排斥，不同种类的电荷相互吸引。美国物理学家富兰克林首先称它们为正电荷和负电荷。两种电荷，这种相互作用力叫做静电力。带电物体被称为带电体；带电体携带的电荷量称为电量。4.质子和电子是自然界中最小的正负电荷，它们的值是相等的。它们通常用E和-E表示。1986年，E的推荐值是(库仑)，它是电的单位。5.当等量的正电荷和负电荷相遇时，它们不再显示电。这种现象被称为电的中和。电荷量子化，电荷量子化：电荷量的不连续性质一个物体的电荷量不能连续地作为任意值。实验表明，中任何带电体或其他微观粒子的电荷量都是e的整数倍。第三，电

2、荷守恒定律，两种常见的带电方法：1摩擦电，摩擦电的本质：电子从一个物体转移到另一个物体。电荷守恒定律：电荷只能从一个物体转移到另一个物体，或者从一个物体的一部分转移到另一个物体，但是电荷既不能被创造也不能被破坏，只能被分离或中和。4.库仑定律，1。点电荷：2。库仑定律，真空中两个静态点电荷之间的静电力与这两个点电荷所带电荷的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比，而且力的方向是沿着这两个点电荷之间的连线。真空中的介电常数表明：库伦力满足牛顿第三定律；库仑定律适用于真空中的点电荷；对于不能抽象为点电荷的带电体，库仑定律不能直接用于计算相互作用力。解：-不考虑氢原子中电子和质子之间的距离是5.31

3、0-11m，试计算电子和质子之间的静电力和引力。给定重力常数，5。静电力叠加原理静电力叠加原理，实验表明，q0接收的总静电力等于当其他点电荷单独存在时作用在q0上的静电力的矢量和，假设空间中有n个点电荷，例如2，三个点电荷q1=q2=2.010-6C，Q=4.010-6C，计算3333。解：q1和q2在不同方向上对q施加力，但是它们的大小相等。从对称性可以看出，两个力在y方向上的分力大小相等，方向相反，相互抵消。q只受到沿x方向的力。从距离的观点来看，电荷和电荷，1。电场。从现代物理学的观点来看，在周围有电荷的空间里有一个电场，电场强度为9-2。历史上有两种观点，被称为静电场，与观察周围空间中

4、由静电荷激发的电场相反。静电场的重要性质是：感应和极化：导体在电场中产生静电感应，介质在电场中产生极化。力：置于电场中的任何带电体都必须受到电场的力。工作：当带电体在电场中运动时，电场力对其做功，表明试验电荷通常是正电荷，并且线性足够小：试验电荷可以被视为点电荷，从而可以确定电场中每个点的性质。2.电场强度。实验：将相同的试验电荷q0置于电场的不同位置，q0施加的电场力的大小和方向逐点不同，不同电量的试验电荷：置于电场的某一点P，施加的电场力的方向不变。量值成比例变化，-电场力不能反映某一点的电场性质，定义：电场强度，单位：(牛顿/厘米)，3。场强叠加原理，在p点的试验电荷q0上的电场力是，假

5、设空间中有n个点电荷，以及场强叠加原理：电场中任何点的场强等于当每个点电荷单独存在时在每个点产生的场强的矢量和。4.场强的计算，探针电荷q0在P点的电场力为，从场强的定义可以得出，P点的场强为-点电荷的场强，1。点电荷的场强与q0的方向成正比，与q0的方向成反比。Q0的方向与(指向)的方向相反，方向取决于Q0的符号，而Q0的方向是沿着(指向)的。它被定义为电偶极矩，它是一个方向从-q到q的向量。求：中两个电荷之间的垂直线中任意点B处的电场强度，它与电矩的方向相反，2。在点P上，整个带电体产生的总场强是，在任何带电体上取一个电荷元素，在点P上的场强是，在笛卡尔坐标系中，它是电荷的线密度，电荷的面

6、密度和电荷体的密度。根据电荷分布，求解：建立一个如图所示的坐标系，其中O为直线的中点，P为垂直线中的任意点，设置任意长度为dy的电荷元素dq。例4有一条长度为L的均匀带电直线，计算从垂直线外的点P到直线的距离。P点与直线两端的连线与Y轴正方向的夹角分别为，计算P点的场强，即讨论：*此时，带电直线可视为“”例5:对于半径为r、电荷为q的薄圆环，求出P点在：轴上的场强。解决方法：以圆心o为原点，建立一个如图所示的坐标系，并在环上任意一点取一个线元，那么，对称性就给定为一个固定值，并且，-可以看作是集中在环中心的点电荷。讨论：当时有一个解：带电圆盘可以看作是由许多同心带电薄环组成，如果一个半径取为薄

7、环的宽度，那么当每个薄环在点P的场强方向相同时，带电圆盘可以看作是一个无限均匀带电平面，并讨论了垂直于板表面的均匀电场。实施例7将两块平行的板A和B置于真空中，板的面积大于两块板之间的距离。试着找出两个无限大均匀带电平行板之间电场中每个点的场强。根据场强叠加原理，两块板的外侧相对，两块板之间的方向相同。这种电场称为均匀电场。1.电力线(电场线)，静电场的9-3高斯定理，曲线上每个点的切线方向就是该点的场强方向。用垂直于E的单位面积上的电力线数来表示，即电力线的密度。电力线的特性：它们从正电荷(或无穷大)开始，到负电荷(或无穷大)结束。任何两条电源线都不会相交，这意味着静电场每个点的场强只有一个

8、方向。描述：*描述电力线的目的是为了形象地反映电场中的场强，而不是电场中有真实的线，也就是说，电力线是一条虚构的曲线。不要形成封闭的曲线，在那里没有电荷而不会中断，flash动画，2。电通量，1。在均匀电场中，平面法线与场强之间的夹角为，平面法线平行于场强，电通量：电场中穿过任意给定表面的电力线数量用，2表示。非均匀场中曲面的电通量。闭合表面的电通量、(2)电通量是生成数，穿透方向是正的，(1)解释，(3)通过闭合表面的电通量，通过和通过闭合表面的电线数之差，2020/8/5、三高斯定理，闭合表面S称为高斯表面，高斯定理：在真空中的任何静电场，通过任何闭合表面的电通量等于被闭合表面包围的电荷的

9、代数和除以0。球面的电通量为，通过球面的电线数为，以Q为中心制成球面S。不围绕点电荷Q的任何闭合表面S都有相同数量的电线穿过并离开S，Q在任何闭合表面中，电通量是，Q在闭合表面之外，穿过任何闭合表面的电线数量仍然是，2。多重电荷，任何封闭表面的电通量是，它与表面的形状和q，3的位置无关。对于连续分布的带电体，它是带电体的密度，V是被高斯曲面包围的体积。讨论了：* *电线由正电荷向负电荷开始，是一条不闭合的曲线；-静电场是一个“活动场”，* *当，表示有一条电线穿入高斯表面，并以负电荷结束，即负电荷是静电场的尾部，* *当。高斯平面上的场强是总场强，它与高斯平面内外的电荷有关。注：是高斯平面内所

10、有电荷的代数和，即电通量只与高斯平面内正负电荷的代数和有关，与高斯平面外的电荷无关。和是两个不同的物理量。当闭合曲面上的每个点都闭合时，当通过闭合曲面时，曲面上的点不一定为零。解答：带电球面的电场分布具有球面对称性。在例8中，让球面为一半，总电量为0，计算均匀带电球面的电场。将与球面同心的球面作为高斯曲面，其场强等于面板外的法线方向，球面外一点。根据高斯定理，球面内的一点。解答：带电球面的电场分布具有球面对称性。将与球面同心的球面作为高斯面，其场强等于面外法线方向，球面外一点，球面内一点，并得到均匀带校正。例10:设电荷面密度为，解：电场分布具有平面对称性，高斯面是一个圆柱形封闭平面，两个底面对称平行于板面，侧面垂直于板面。方向垂直于板表面并向外。无限均匀带电平面激发的电场与距离无关，即平面两侧各点的场强相等，方向垂直于平面