真空中的静电场8(免费阅读).ppt

§9-1电荷.库仑定律 3.带电的物体叫带电体 4.质子和电子是自然界存在的最小正、负电荷，其数值相等，常用+e和-e表示 二.电荷量子化 1.实验表明:任何带电体或其它微观粒子所带的电量都是 e 的整数倍 感应起电： 电荷守恒定律：电荷只能从一物体转移到另一物体，或从物体的一部分转移到另一部分，但电荷既不能被创造，也不能被消灭. 四.库仑定律(Coulomb’ law) 1.点电荷：可以忽略形状和大小以及电荷分布情况的带电体 　 2.库仑定律： 1785年库仑(Coulomb 法)通过扭秤实验得到两个静止点电荷之间相互作用的基本规律： 　 　 说明: 对于不能抽象为点电荷的带电体，不能直接应用库仑定律计算相互作用力 库仑定律表达式中引入“4π”因子，称为单位制的有理化，这可使以后的推导结果简单些 [例1]氢原子中电子与质子之间的距离为 5.3?10-11m，试计算电子和质子之间的静电力和万有引力各为多大？已知万有引力常数G=6.7?10-11 N?m2/kg 2 五.静电力叠加原理 设空间中有n个点电荷q1、q2 、q3 … qn 　 一.电场(electric field) 历史上的两种观点: 超距的观点:电荷 电荷 　 静电场(electrostatic field)的主要表现: 1 力：放入电场中的任何带电体都要受到电场所作用的力----电场力 2 功：带电体在电场中移动时，电场力对它作功 3 感应和极化：电场中的导体或介质将分别产生静电感应现象或极化现象 　 二.电场强度(electric field entensity)　 1 试探电荷：满足 A.线度充分小：试探电荷可视为点电荷, 以便能够确定场中每一点的性质 B.带电量充分小：可忽略其对原有电场分布的影响 2.实验： 将同一试探电荷 q0 放入电场的不同地点： 3.定义：电场强度 场强叠加原理：电场中任一点处的场强等于各个点电荷单独存在时在该点各自产生的场强的矢量和 　 四.场强的计算 1.点电荷的场强 点电荷的场是辐射状球对称分布电场 2.点电荷系的场强 解:(1)设两电荷延长线上任一点A到电偶极子中点O的距离为r 在带电体上任取一个电荷元 dq，dq在某点P处的场强为 根据电荷分布的情况，dq 可表示为 [例3]设有一长为L的均匀带电q的直线，求直线中垂线上一点的场强 [例4]一半径为R、均匀带电为q的细圆环，求(1)轴线上某一点P的场强；(2)轴线上哪一点处的场强极大？并求其大小 [例5]一半径为R的均匀带电薄圆盘，电荷面密度为?, 求圆盘轴线任一点的场强 3.连续分布电荷的场强 整个带电体在P点产生的总场强为 在直角坐标系中 解：建立如图坐标系，O为直线中点，P为直线中垂线上任一点 任取一长为dy的电荷元dq 即 当xL时，带电直线可视为“无限长” 讨论： 则 当xL时，即在远离带电直线的区域 即带电直线可看作点电荷q 解：以圆环圆心O为原点建立如图坐标系 在圆环上任取一线元dl 则 由对称性有 为定值 且 ----可看作集中在环心的点电荷 讨论： 当xR时，有 x =0时 E的极值位置 令 可得 解：可将带电圆盘看成是由许多同心带电细圆环组成的 在圆盘上取一半径为r，宽度为dr 细圆环 则 * * 研究电磁现象的有关规律及其应用的科学 真空中的静电场下 静电场：相对于观察者静止的电荷所产生的电场 1.自然界只存在两种电荷，同种电荷相排斥，异种电荷相吸引 2.美国物理学家富兰克林（Franklin )首先称其为正电荷和负电荷 一.两种电荷(electric charge) 1986年 e 的推荐值为 C(库仑)为电量的单位 2.电荷量子化：电荷量不连续的性质 Q =Ne ----物体所带电荷量量值不连续 摩擦起电 摩擦起电的本质：电子从一个物体转移到另一个物体 三.电荷守恒定律(law of electric charge conservation) 常见的两种起电方式： 感应电量等值异号 或 其中 ----单位矢量 3.实验测得 4.k常用常数 ?0 表示： 其中 ?0=8.85?10-12 C2/N?m2 ----真空介电常量 由库仑定律，电子与质子之间的静电力大小为 解: 由万有引力定律有 ----可不考虑 Fg -----静电力叠加原理 实验表明，qi受到的总静电力等于其它各点电荷单独存在时作用于qi上静电力的矢量和，即 电场的观点: 电荷 场 电荷 近代物理的观点认为：凡是有电荷存在的地方，其周围空间便