電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度ppt課件

1、8-2 電場(chǎng)電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度 兩種觀念兩種觀念超距作用超距作用作用作用作用作用電場(chǎng)電場(chǎng)電荷電荷1 1電荷電荷2 2電場(chǎng)電場(chǎng)1 1電場(chǎng)電場(chǎng)2 2電荷電荷1 1電荷電荷2 2產(chǎn)生產(chǎn)生作用作用作用作用產(chǎn)生產(chǎn)生靜電場(chǎng)：相對(duì)于察看靜電場(chǎng)：相對(duì)于察看者靜止的電荷在周圍者靜止的電荷在周圍空間激發(fā)的電場(chǎng)。空間激發(fā)的電場(chǎng)。極光極光雷電雷電實(shí)驗(yàn)電荷實(shí)驗(yàn)電荷q0q0及條件及條件 點(diǎn)電荷點(diǎn)電荷( (尺寸小尺寸小) )q0q0足夠小，對(duì)待測(cè)電場(chǎng)影響小足夠小，對(duì)待測(cè)電場(chǎng)影響小定義電場(chǎng)強(qiáng)度定義電場(chǎng)強(qiáng)度AFq00qFEq0BFAB 電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度等于單位正電荷在強(qiáng)度等于單位正電荷在該點(diǎn)所受的電場(chǎng)力

2、。該點(diǎn)所受的電場(chǎng)力。電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度1 1點(diǎn)電荷的電場(chǎng)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)3 3延續(xù)分布電荷的電場(chǎng)延續(xù)分布電荷的電場(chǎng)2 2場(chǎng)強(qiáng)疊加原理和點(diǎn)電荷系的電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)疊加原理和點(diǎn)電荷系的電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算場(chǎng)點(diǎn)場(chǎng)點(diǎn)源點(diǎn)源點(diǎn)1)1)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)qrrqqF30041E0qFrrq3041FE+ErErr0q電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算iqq對(duì)對(duì)的作用的作用qiq2qq1 2)2)電場(chǎng)強(qiáng)度疊加原理和點(diǎn)電荷系的場(chǎng)強(qiáng)電場(chǎng)強(qiáng)度疊加原理和點(diǎn)電荷系的場(chǎng)強(qiáng) nFFFF21iF0qFE021qFFFnnEEE21iEE1F2FiFniiF1電場(chǎng)強(qiáng)度疊加原理電場(chǎng)強(qiáng)度疊加原理電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算場(chǎng)點(diǎn)場(chǎng)點(diǎn)

3、點(diǎn)電荷系的電場(chǎng)點(diǎn)電荷系的電場(chǎng)q1+q2-iiiirqrE3041iEE2r2EE1E1r電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算解：解：例例1. 1. 求電偶極子中垂面上的電場(chǎng)。求電偶極子中垂面上的電場(chǎng)。r)4/(22lrqlPq電偶極矩電矩電偶極矩電矩+Pl EE041EE2cos)4/(412220lrq2/122)4/(2/lrl2/3220)4/(41lrqlP+qq2/ l2/ lEEE電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算電偶極子在電場(chǎng)中所受的力矩電偶極子在電場(chǎng)中所受的力矩用矢量方式表示為：用矢量方式表示為：假假設(shè)設(shè)rl2/3220)4/lr (41PE3rPE041EPMsinflM sinqElsi

4、nPE+ElffP電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算例例8-4 在直角坐標(biāo)系的原點(diǎn)在直角坐標(biāo)系的原點(diǎn)0，0及離原點(diǎn)及離原點(diǎn)1.0m的的x軸上軸上0，1處分別放置電荷量為處分別放置電荷量為q1= 1.010-9C和和q2= -2.010-9C的點(diǎn)電荷，求的點(diǎn)電荷，求x軸上離原點(diǎn)為軸上離原點(diǎn)為2.0m處處P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)如圖。點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)如圖。CNiCNiE/3 . 2/0 . 2100 . 1100 . 92991解解: q1在在P點(diǎn)所激點(diǎn)所激發(fā)的場(chǎng)強(qiáng)為發(fā)的場(chǎng)強(qiáng)為q1Pq2F312.24m2m1mijx EE2E11200電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算q2在在P點(diǎn)所激發(fā)的場(chǎng)強(qiáng)的大小為點(diǎn)所激發(fā)的場(chǎng)強(qiáng)的大小為E2的矢量式

5、為的矢量式為根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)疊加原理，根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)疊加原理，P點(diǎn)的總場(chǎng)強(qiáng)為點(diǎn)的總場(chǎng)強(qiáng)為 CNCNE/6 . 3/0 . 20 . 1100 . 2100 . 9222992 CNjiCNjiE/6 . 12 . 3/sin6 . 3cos6 . 32CNjiCNjiEEE/6 . 19 . 0/6 . 12 . 33 . 221電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算電場(chǎng)和電場(chǎng)和x軸的夾角為的大小為軸的夾角為的大小為CNjiCNjiEEE/6 . 19 . 0/6 . 12 . 33 . 22107 .1209 . 06 . 1arctan 電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算電荷面分布電荷面分布電荷體分布電荷體分布電荷線分

6、布電荷線分布dSdVdqP.ld(3)延續(xù)帶電體的電場(chǎng)lqdd電荷元：電荷元：qdSqddVqddrE30d41drq 計(jì)算時(shí)將上式在坐標(biāo)系中進(jìn)展分計(jì)算時(shí)將上式在坐標(biāo)系中進(jìn)展分解，再對(duì)坐標(biāo)分量積分。解，再對(duì)坐標(biāo)分量積分。rEd電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算延續(xù)帶電體的電場(chǎng)例題延續(xù)帶電體的電場(chǎng)例題 均勻帶電直線的電場(chǎng)均勻帶電直線的電場(chǎng) 均勻帶電圓環(huán)軸線上的電場(chǎng)均勻帶電圓環(huán)軸線上的電場(chǎng) 均勻帶電圓盤軸線上的電場(chǎng)均勻帶電圓盤軸線上的電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算例例8-6. 求一均勻帶電直線在求一均勻帶電直線在P點(diǎn)的電場(chǎng)。點(diǎn)的電場(chǎng)。 解：建立直角坐標(biāo)系解：建立直角坐標(biāo)系 取線元取線元 dx 帶電帶電

7、xqdd20d41drxEcosd41d20rxExsind41d20rxEyxrExdcos4120 xrEydsin4120將將投影到坐標(biāo)軸上投影到坐標(biāo)軸上EdxdxyPEd21arx電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算 積分變量代換積分變量代換sin/ar actgxdcscd2ax 代入積分表達(dá)式代入積分表達(dá)式dcsccsccos4222021aaEx21dcos40a)sin(sin4120a 同理可算出同理可算出)cos(cos4210aEyxdxPEd21arxy電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算當(dāng)直線長(zhǎng)度當(dāng)直線長(zhǎng)度無(wú)限長(zhǎng)均勻帶電直線的場(chǎng)強(qiáng)：無(wú)限長(zhǎng)均勻帶電直線的場(chǎng)強(qiáng)：極限情況，由極限情況，由)

8、cos(cos4210aEy)sin(sin4120aEx0 xEaaEy00224aEEy02L012電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算 例例8-7 求一均勻帶電圓環(huán)軸線上任一點(diǎn)求一均勻帶電圓環(huán)軸線上任一點(diǎn)x處的電場(chǎng)。處的電場(chǎng)。xpR電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算204/rrqx由對(duì)稱性由對(duì)稱性20d41drqE0zyEEcosdEEExqrd4cos20204cosrq304rqx2/3220)(4xRqx解：解：xxpRrzyqdEd電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算所以，由對(duì)稱性所以，由對(duì)稱性當(dāng)當(dāng)dq 位置發(fā)生變化時(shí)，它所激發(fā)的電場(chǎng)位置發(fā)生變化時(shí)，它所激發(fā)的電場(chǎng)矢量構(gòu)成了一個(gè)圓錐面。矢量構(gòu)成了一個(gè)圓

9、錐面。Ed.qdRzxyEd0zyEE電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算Rrdr例例8-8 求均勻帶電圓盤軸線上任一點(diǎn)的電場(chǎng)。求均勻帶電圓盤軸線上任一點(diǎn)的電場(chǎng)。解：由例解：由例4均勻帶電圓環(huán)軸線上一點(diǎn)的電場(chǎng)均勻帶電圓環(huán)軸線上一點(diǎn)的電場(chǎng)2/3220)(4xRxqE2/3220)(4ddxrqxE2/3220)(4d2xrrrxRxrrdrxE02/3220)(422/1220)(12xRxxPEd電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算討論：討論：1. 當(dāng)xR2. 當(dāng)xR無(wú)限大均勻帶電平面的場(chǎng)強(qiáng)，勻強(qiáng)電場(chǎng)無(wú)限大均勻帶電平面的場(chǎng)強(qiáng)，勻強(qiáng)電場(chǎng)2/1220)(12xRxE02E2/122)(xRx2/ 122)1 (x

10、R2)(211xR2024xRE204xq可視為點(diǎn)電荷的電場(chǎng)可視為點(diǎn)電荷的電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算 電場(chǎng)線電場(chǎng)線E線：在電場(chǎng)中畫一組曲線，曲線上線：在電場(chǎng)中畫一組曲線，曲線上每一點(diǎn)的切線方向與該點(diǎn)的電場(chǎng)方向一致，這一組曲每一點(diǎn)的切線方向與該點(diǎn)的電場(chǎng)方向一致，這一組曲線稱為電場(chǎng)線。線稱為電場(chǎng)線。 為了定量地描寫電場(chǎng)，對(duì)電場(chǎng)線的畫法作如下的為了定量地描寫電場(chǎng)，對(duì)電場(chǎng)線的畫法作如下的規(guī)定：在電場(chǎng)中任一點(diǎn)處，經(jīng)過(guò)垂直于電場(chǎng)強(qiáng)度規(guī)定：在電場(chǎng)中任一點(diǎn)處，經(jīng)過(guò)垂直于電場(chǎng)強(qiáng)度E單單位面積的電場(chǎng)線數(shù)等于該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的數(shù)值。位面積的電場(chǎng)線數(shù)等于該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的數(shù)值。 dSEE電場(chǎng)線電場(chǎng)線點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線正電荷正電荷負(fù)電荷負(fù)電荷+電場(chǎng)線電場(chǎng)