大学物理(工科) 6—1 电场强度.pptVIP

*物理学的又一次大综合法拉第的电磁感应定律：电磁一体麦克斯韦电磁场统一理论（19世纪中叶）赫兹在实验中证实电磁波的存在，光是电磁波.技术上的重要意义：发电机、电动机、无线电技术等.库仑定律：电荷与电荷间的相互作用（磁极与磁极间的相互作用）奥斯特的发现：电流的磁效应，安培发现电流与电流间的相互作用规律.第六章真空中的静电场§6-1电场强度§6-2高斯定理§6-3静电场的环路定理、电势§6-4静电场中的导体§6-5电容、电场的能量、电介质的相对电容率§6—1电场强度一、基本认识1.对原子的基本认识2.对电荷的基本认识?电荷有正负之分,同性相斥、异性相吸.?电荷的量子化?强子的夸克模型具有分数电荷（或电子电荷）但实验上尚未直接证明.?电荷守恒:在孤立系统中，电荷的代数和保持不变?相对论不变性:电荷电量与其运动状态无关二、库仑定律1785年，库仑通过扭称实验得到1.点电荷模型?若带电体的线度d带电体间的距离r，则带电体可看成点电荷。2.库仑定律表述?在真空中，两个静止点电荷之间的相互作用力大小，与它们的电量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比；作用力的方向沿着它们的联线，同号电荷相斥，异号电荷相吸。3.库仑定律公式表示4.适用条件：点电荷—理想模型，真空，电荷静止(或低速)5.物理上如何处理K的取值?国际单位制中(SI)k=8.9880?109N?m2/C2?9?109N?m2/C2?高斯制中电量的单位尚未确定时K=1?有理化令?0—真空介电常数(真空电容率)早期：电磁理论是超距作用理论后来:法拉第提出近距作用，并提出了电力线和场的概念1.电场?电荷周围存在电场,静电场是相对于观察者静止的电荷产生的，是电磁场的一种特殊形式?对放其内的任何电荷都有作用力（电场强度）?电场力对移动电荷作功（电势）三、电场强度2.电场强度?定义：（试验电荷为点电荷、且足够小,故对原电场几乎无影响）：场源电荷：试验电荷电场中某点处的电场强度等于位于该点处的单位试验电荷所受的力，其方向为正电荷受力方向.单位电荷在电场中受力3.点电荷电场强度?在P点放一检验电荷q0?由库仑定律等q0受力?P点场强讨论?球对称?场强方向：正电荷受力方向P解例1把一个点电荷（）放在电场中某点处，该电荷受到的电场力为，求该电荷所在处的电场强度.大小方向由力的叠加原理得所受合力点电荷对的作用力故处总电场强度电场强度的叠加原理4.电场强度叠加原理5.电荷连续分布情况场强积分法?解题步骤：?把Q?无限多电荷元dq(图中是点电荷)?矢量积分化作分量积分E=?dE?Ex=?dExEy=?dEyEz=?dEz?由dq?dE(由电荷元的场强公式)?由dE?E=?dE(利用场强叠加原理)根据带电体的对称性，分析某分量积分是否为零。体电荷密度面电荷密度线电荷密度?电荷密度电偶极矩（电矩）例2电偶极子的电场电偶极子的轴（1）电偶极子轴线延长线上一点的电场强度（2）电偶极子轴线的中垂线上一点的电场强度解：第一步建坐标如图,把带电体分成无限多点电荷例3长为l的均匀带电直线，电荷线密度为?求：如图所示P点的电场强度第二步在坐标x处取一长度为dx的电荷元，电量为,x为积分变量,dq到场点P距离为r第三步电荷元dq在P点的场强方向如图所示大小为第四步对称分析，进行积分?各电荷元在P点的场强方向一致?场强大小直接相加方向：导线延线例4正电荷q均匀分布在半径为R的圆环上.计算在环的轴线上任一点P的电场强度.解：第一步建坐标如图,把q分成无限多点电荷第二步在圆环上任取一弧长为dl的电荷元，电量为dq=λdl，dq到P的距离为常数r，*第三步电荷元