真空中的静电场 (5).ppt
点电荷的场是辐射状球对称分布电场第23页,共45页,星期日,2025年,2月5日2.点电荷系的场强设空间电场由点电荷q1、q2、…qn激发则各点电荷在P点激发的场强分别为:P点的总场强为----点电荷系的场强第24页,共45页,星期日,2025年,2月5日例2]如图,一对等量异号电荷+q和-q,其间距离为l且很近,这样的电荷系称为电偶极子(electricdipole)。定义pe=ql为电偶极矩(electricmoment),简称电矩,是矢量,方向由-q指向+q。求(1)两电荷延长线上任一点A的电场强度;(2)两电荷连线中垂线上任一点B的电场强度.第25页,共45页,星期日,2025年,2月5日解:(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+q和-q在A点处的场强大小分别为:方向沿x轴正向方向沿x轴负向第26页,共45页,星期日,2025年,2月5日因pe=ql,当rl时有方向沿x方向第27页,共45页,星期日,2025年,2月5日或与电矩的方向一致(2)设电偶极子中垂线上任一点B到O点的距离为r则第28页,共45页,星期日,2025年,2月5日在y方向上,和的分量相互抵消第29页,共45页,星期日,2025年,2月5日当rl时方向沿x负方向即与电矩的方向相反第30页,共45页,星期日,2025年,2月5日在带电体上任取一个电荷元dq,dq在某点P处的场强为3.连续分布电荷的场强整个带电体在P点产生的总场强为第31页,共45页,星期日,2025年,2月5日根据电荷分布的情况,dq可表示为在直角坐标系中第32页,共45页,星期日,2025年,2月5日关于真空中的静电场(5)第1页,共45页,星期日,2025年,2月5日真空中的静电场静电场:相对于观察者静止的电荷所产生的电场第九章第2页,共45页,星期日,2025年,2月5日§9-1电荷.库仑定律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(electriccharge)第3页,共45页,星期日,2025年,2月5日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1986年e的推荐值为C(库仑)为电量的单位第4页,共45页,星期日,2025年,2月5日二.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第5页,共45页,星期日,2025年,2月5日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(lawofelectricchargeconservation)常见的两种起电方式:第6页,共45页,星期日,2025年,2月5日感应起电:感应电量等值异号第7页,共45页,星期日,2025年,2月5日电荷守恒定律: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第8页,共45页,星期日,2025年,2月5日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:或其中----单位矢量第9页,共45页,星期日,2025年,2月5日3.实验测得4.k常用常数?0表示:其中?0=8.85?10-12C2/N?m2----真空介电常量第10页,共45页,星期日,2025年,2月5日说明: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第11页,共45页,星期日,2025年,2月5日[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?10-11N?m2/kg2由库仑定律,电子与质子之间的静电力大小为解:第12页,共45页,星期日,2025年,2月5日由万有引力定律有----可不考虑Fg第13页,共45页,星期日,2