静止电荷的电场_物理_自然科学_专业资料.ppt

静 电 场　 3.电荷守恒定律 ：在没有净电荷出入边界的系统中,电荷的代数和保持不变. 得： 讨论：对靠近直线场点 E L a x 2 1 0 . 0 . p q q a E E y 0 2 pe l = = = ? ? （8.13b） 即理想模型—无限长带电直线场强公式 ： 由对称性： 方向：垂直于带电直线 课堂练习1: 计算中点的电场 d 由无限长带电直线场强公式 及场强叠加原理 练习3:(右下图) 求： 所受无限长带电 直线的力 A B 练习2:计算两平行无限长带电直线 单位长度的相互作用力 d 由无限长带电直线场强公式 已知： 解：建立如图坐标. 在 上坐标 处取电荷元 无限长带电直线在 处的场强 受力大小 A B o x dq x 写成矢量式： 的指向取决于 是同号还是异号。 A B o x dq x [例3]均匀带电细圆环轴线上的电场 求： 已知 ，场点 解：建立 坐标 在圆环上取 各电荷元在 点 方向不同，分布于一个圆锥面上， 将 分解为平行于 轴的分量 和在垂直于 轴平面内的分量 * 第 五 章 本章特点： 2. 场不具有不可入性，所以叠加原理地位重要。 3. 更多地运用高等数学手段，如用求空间矢量的通量 和环流的方法来描述场的规律。 1. 研究对象不再是分离的实物，而是在空间连续分布 的场，用空间函数（如 等）描述其性质。 4. 在四种基本相互作用中，电磁相互作用理论最成熟, 所以电磁相互作用和电磁场是重点。 5. 电相互作用是电磁学的基础，也是重点和难点。 真空中的静电场: 结构框图 电相互作用 库仑定律 静电场 稳恒电场 电场强度 电通量 高斯定理 环路定理 电势 静电场的基本性质 与带电粒子的相互作用 导体的静电平衡 电位移矢量 介质中高斯定理 电介质极化 电场能 静电力叠加原理 电容 1. 电荷有正负之分：同性相斥，异性相吸 2. 电荷量子化： 1906-1917年，密立根用液滴法首先从实验上证明了微小粒子带电量的变化不连续。 基本电荷量 物体带电量 说明 当物体带电量较多时，如宏观带电体，电量 可以按连续量处理。 5-1 电场 电场强度 5.1.1 电荷 2）电荷可以成对产生或湮灭，但代数和不变 1）自然界的基本守恒定律之一 4.电荷的相对论不变性 库仑 (C.A.Coulomb 1736-1806） 法国物理学家，1785年通过扭秤实验创立库仑定律, 使电磁学的研究从定性进入定量阶段. 电荷的单位库仑以他的姓氏命名. 5.1.2 库仑定律 2、点电荷的实验基础： （1）质子的散射实验表明质子线度10-13m （2）CERN的电子对撞实验表明电子线度10-17m 说明 对于有限分布带电体，可以看作无限多点电荷的集合 一、 点电荷模型 1、概念：当带电体的大小和形状可以忽略时, 可把电荷看成是一个带电的点，称为点电荷 5.1.2库仑定律 中学：真空中，两个静止的点电荷间相互作用力 静电力恒量 写成矢量式： 是单位矢量 二、真空中的库仑定律 (Coulomb Law) 5.1.2库仑定律 目的：使后面的大量电磁学公式不出现 因子， 引入真空电容率： 文字表述： 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。 8.1.2 库仑定律 说明 1）库仑定律遵守牛顿第三定律 3）应用时注意点电荷模型 目前认为在 范围均成立。 2）是基本实验定律，宏观微观皆适用 在氢原子内,电子和质子的间距为 求它们之间电相互作用和万有引力,并比较它们的大小. 解 例1 5.1.2库仑定律 两点电荷间相互作用力不因其它电荷的存在而改变。 点电荷系对某点电荷的作用等于系内各点电荷单独存在时对该电荷作用的矢量和。 三、静电力叠加原理 当研