大学物理--电场和电场强度.ppt

点电荷的电场是辐射状球对称分布电场. 电荷与真空中的静电场 P.*/55 质点运动学 §9.2 电场和电场强度 9.2.1 电场 ? 后来: 法拉第提出近距作用,并提出力线和场的概念. ? 早期：电磁理论是超距作用理论. 电荷 电荷 电荷 电荷 电场 电场是物质存在的一种形态,它分布在一定范围的空间里,并和一切物质一样,具有能量、动量、质量等属性. ? 电场的特点: (1) 对位于其中的带电体有力的作用; (2) 带电体在电场中运动,电场力要做功. 9.2.2 电场强度 1. 试验电荷q0 带电量足够小 点电荷 例: 将同一试验电荷 q0 放入电场的不同地点： q0 所受电场力大小和方向逐点不同. 电场中某点P处放置不同电量的试验电荷: 所受电场力方向不变，大小成比例地变化. ——电场力不能反映某点的电场性质. 比值 与试验电荷 无关，仅与该点处电场性质有关. 2. 电场强度E 电场中某点的电场强度 E 的大小,等于单位试验电荷在该点所受到的电场力的大小,其方向与正的试验电荷受力方向相同. 单位：牛顿/库仑(N/C)或伏特/米(V/m). 9.2.3 点电荷与点电荷系的电场强度 1. 点电荷的电场强度 q q0 试验电荷q0所受的电场力为: 由场强的定义可得场强为: ——点电荷的场强 (1) 的大小与 q 成正比，与 r2成反比； (2) 的方向取决于 q 的符号. 讨论 2. 点电荷系的电场强度 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: 点电荷系在某一点产生的场强，等于每一个点电荷单独存在时在该点分别产生的场强的矢量和． ——电场强度叠加原理 3. 连续分布的任意带电体场强 整个带电体在P点产生的总场强为: 在带电体上任取一个电荷元 dq， dq在某点P处的场强为: ?: 电荷线密度 ?: 电荷面密度 ?: 电荷体密度 矢量积分步骤： (1) 选取坐标系; (5) 分别积分： ; (6) 写出合场强： . (4) 根据几何关系统一积分变量; (2) 选积分元，写出 ; (3) 写出 的投影分量式: ; 9.2.4 电场强度的计算 例：电偶极子的场强 有两个电荷相等、符号相反、相距为l 的点电荷+q和 -q，它们在空间激发电场。若场点P到这两个点电荷的距离比 l 大很多时，这两个点电荷构成的电荷系称为电偶极子. +q -q 由-q指向+q的矢量 称为电偶极子的轴． 称为电偶极子的电偶极矩(电矩)，用　表示． (1) 电偶极子轴线延长线上一点的电场强度; 下面分别讨论： (2) 电偶极子轴线的中垂线上一点的电场强度. 解: (1)延长线上: （2) 中垂线上： ? -q +q l y P E E+ E- y x O a P x y O 它在空间一点P产生的电场强度. （P点到杆的垂直距离为a) 解: dq r ? 由图上的几何关系: ?2 ?1 例: 长为L的均匀带电直杆，电荷线密度为? . 求: (1) a L 杆可以看成点电荷 讨论 (2) 无限长带电直线 a P x y O dq r ? ?2 ?1 圆环轴线上任一点P 的电场强度. R P 解: dq O x r ? 例: 半径为R 的均匀带电细圆环，带电量为q . 求: 圆环上电荷分布关于x 轴对称 x * * 电荷与真空中的静电场