大学物理学第五版马文蔚高等教育出版社静电场1PPT优秀课件.ppt

大 学 物 理静电场（第一讲）作业：P191 习题 5-7 5-9 5-121第五章 静电场静止电荷产生的电场5-1电荷的量子化 电荷守恒定律 电学主要研究电磁场的规律及物质的电学、磁学性质，研究与电磁现象有关的规律电学是牛顿唯一没有问津的领域对电的初步认识：摩擦生电 丝绸－玻璃（＋） 毛皮－橡胶（－）1. 电荷有正负 电荷既不能创造，也不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体；从物体的一个部分转移到另一个部分2. 电荷守恒电荷是否容易转移与物质本身性质有关3. 自由电荷和束缚电荷电子电量：e =1.6×10-19 C微观粒子的电荷只能是 e 的整数倍q = nen =1, 2, 3….4.电荷量子化能迅速转移的 — 导体， 只能停留在产生地方 — 绝缘体25-2 库仑定律适用于点电荷有一定电荷的几何点(理想模型)r•q1•q2r 两个点电荷之间的相互作用力的大小和它们的电量的乘积成正比，与它们之间的距离的平方成反比作用力的方向在两点电荷的连线上，且“同性相斥，异性相吸”rq1q2++r+q1q2–大小：(k =8.988109 N·m2·C29109 N·m2·C2)方向：同性相斥，异性相吸。

矢量表示：(5-1a) 令：(5-1b)9109真空电容率(真空介电常量)=8.851012C2·N1·m2说明： 1) 任何一对点电荷之间的静电力是彼此独立的.•q1•q2•q3•qN2) 任一个点电荷所受静电力等于其它点电荷单独存在时对其作用力的矢量和.•q03导体5-3 电场 电场强度描述电场强弱的物理量一．电场电荷1电荷2电场电场近代物理证明：电场是物质存在的一种形态， 有能量、动量、质量场与实物粒子的不同之处：a）场具有可入性； b）场具有叠加性物质：实物粒子(电子、中子、质子…..)及由实物粒子组成的物体场静电场的主要表现：1．对处于电场中的电荷有电场力作用；2．电荷在电场中移动时,电场力要做功；3．导体(电介质)在电场中,产生静电感应(极化现象)E----- - -+++++++E=0介质E--- -++++E 04二．电场强场强度出发点: 从电场中的电荷受力出发，引入描述电场的物理量Q电场q0 +试探电荷的条件:a) 电量 q0 足够小;b) q0 的几何尺寸足够小.q0F2q02F3q03Fnq0nF定义：(5-2)物理意义：单位正正电荷在该点所受的电场力。

方向：正电荷受力的方向q0>0，与 一致；q0< 0，与 相反场强单位： 牛顿/库仑, 伏特/米几点说明：1)是一个矢量,是空间坐标的函数2) 场中某点的场强应与 q0 无关无关与场源(产生电场的带电体)电荷的大小与分布有关，与场点(欲求场强的点)的位置有关5一些电场强度的数值 单位：N/C中子星表面1 1014氢原子电子轨道处61011X射线管内5106空气的电击穿强度3106电视机的电子枪内1105闪电内1104太阳光内1103晴天大气内（地表面附近）1102日光灯内10无线电波内110-1家用电路线内310-2宇宙背景辐射内310-66三．场强叠加原理设一点电荷系：•q1•q2•q3•qn•q0即：(5-3) 点电荷系在空间任一点所激发的总场强等于各个点电荷单独存在时在该点各自所激发的场强的矢量和矢量和7四．场强的计算 (重点、难难点)线索：从点电荷的场强公式出发，利用叠加原叠加原理理 求出点电荷系及任意带电体的场强1．点电荷的场强q+Pq0+(5-4)qPq0+2．点电荷系系的场强+q1-q2+qnP •……由叠加原理(5-5)(矢量和)83．连续分布电荷的场强电荷的三种分布形式：线线分布电荷线密度面面分布电荷面密度体分布+++++++++++++Q电荷体密度P无限分割带电体无限多个 dq任选任选一电荷元 dq ,dq+其在P点产生的元场强(5-6)积分区域： 带电体占据的空间。

使用式(5-6)时注意思路、顺序93．连续分布电荷的场强+++++++++++++QPdq+(5-6)积分区域： 带电体占据的空间1) 式(5-6) 中dq的形式要依具体电荷分布而定;若电荷线分布:+++++++dldqdq =  dl若电荷面分布:+++++++++++++++++++dqdSdq = dS若电荷体分布:dq = dV(5-7)2) 式(5-6)是矢量积分矢量积分式,求解时要化为分量积分具体解法具体解法 ：： 分解求出 Ex=dEx，Ey=dEy，Ez= dEz合成：关键是正确写出dE 的表达式dV注意:10例1． 计算电偶极子电偶极子 轴线的延长线上和中垂线上任一点的场强带等量异号电荷、间距很小很小+qq+–A(x,0)•xyre<

求P点的场强xyO+ + + + + + + + + + + + + + + +12a  P解：建立图示坐标分割带电体, 任取任取一 dqrx dx q  = —— LdEx= dEcos( )= dEcosdEy=dEsin( )=dEsin统一变量x ? r ? ?x = actg( ) = actg2 ( )213xyO+ + + + + + + + + + + + + + + +12a  Prx dx或：大小方向掌握基本方法掌握基本方法讨论： 当不变， L 1=0, 2=Ex =0+++++++++++a无限长均匀带电直线场强公式？？场点在中垂线上场强方向场强方向14② 建立直角坐标系，分解求出 Ex=dEx，Ey=dEy，Ez= dEz③ 合成：关键是如何根据物理定律，正确写出dE 的表达式。

用场强叠加原理求场强的步骤：① 无限分割带电体电荷元dq 任选一dq，求出元场强 (写出大小、标明方向)；xyO+ + + + + + + + + + + + + + + +12d  Prx dx15例3： 一半径为R 的圆环，均匀均匀带电 q ，试计算圆环轴线上与环心相距为 x 的 P点处的场强xO P++++++++++R解：建立坐标系yzx分割带电体,任取一dl, 带电 dq =dlrxP垂直 x 轴向的分量抵消了！即： E x =dE x = 0dEx =dE cosE=Ex沿轴向！q>0,沿 ?q<0 ,沿 ?16讨论：xO P++++++++++RyzxrE=01) x=0,P2) x>>R++++++xRx 可视为点电荷！可视为点电荷！17。