靜電場穩(wěn)恒電流與電場穩(wěn)恒磁場電磁場課件

1、電磁學(xué)靜電場穩(wěn)恒電流與電場穩(wěn)恒磁場電磁場1第1頁，共29頁。靜電場作者 張殿鳳1 電荷 庫侖定律2 電場強(qiáng)度3 高斯定理4 靜電場的保守性5 電勢梯度6 靜電場中的導(dǎo)體7 電介質(zhì)中的靜電場8 電荷在外電場中的靜電勢能9 電荷系的靜電能10 電場的能量2第2頁，共29頁。1 電荷 庫侖定律一、電荷3、物體帶電的實(shí)質(zhì)4、電荷守恒定律5、電荷的量子化2、電荷的種類1、物體帶電3第3頁，共29頁。大小r 1、點(diǎn)電荷： 2、庫侖定律:二、庫侖定律:相對于慣性系觀察，自由空間（或真空）中兩個(gè)靜止的點(diǎn)電荷之間的作用力（斥力或吸力，同稱庫侖力）與這兩個(gè)電荷所帶電量的乘積成正比，與它們之間距離的平方成反比，作用

2、力的方向沿著這兩個(gè)點(diǎn)電荷的連線。4第4頁，共29頁。矢量式：式中 表示 所受的力，此力是由 施加的。規(guī)定：矢徑 的方向由 指向電量的單位和比例系數(shù)k的確定：國際單位制：電流是基本量，電量是導(dǎo)出量5第5頁，共29頁。令有理化真空介電常量 真空電容率庫侖定律6第6頁，共29頁。2 電場強(qiáng)度一、 電場: “超距”作用、“以太”學(xué)說 “場” 人們在長期的實(shí)踐中，認(rèn)識到“電磁場” 是物質(zhì)的一種形態(tài)，具有能量、動量、 質(zhì)量 。二、電場強(qiáng)度： 試驗(yàn)電荷的引入有兩個(gè)條件：電量小、空間小電場強(qiáng)度的定義式：單位或7第7頁，共29頁。三、場強(qiáng)迭加原理： 如果試驗(yàn)電荷處在若干個(gè)點(diǎn)電荷所產(chǎn)生的電場時(shí)四、電場強(qiáng)度的計(jì)算1

3、、點(diǎn)電荷的電場中的場強(qiáng)8第8頁，共29頁。真空中有一個(gè)點(diǎn)電荷 ，試驗(yàn)電荷 。為正： 的方向與 的方向一致為負(fù)： 的方向與 的方向相反9第9頁，共29頁。2、點(diǎn)電荷系電場中的電場：電偶極子：兩個(gè)大小相等的正負(fù)電荷，相距為電偶極子的軸線：連結(jié)兩電荷的直線軸線的正方向：從負(fù)電荷指向正電荷電矩：中垂線一點(diǎn)的電場Epor10第10頁，共29頁。11第11頁，共29頁。3、電荷連續(xù)分布的帶電體1）、帶電體為線分布：例：真空中有一均勻帶電直線，長為L，總電量為Q， 線外一點(diǎn)p離開直線的垂直距離為a，p點(diǎn)和直線兩 端的連線與直線之間的夾角分別為 和 ，求p 點(diǎn)的場強(qiáng)。0 xyarp12第12頁，共29頁。0

4、xyarp解：線密度13第13頁，共29頁。0 xyarp14第14頁，共29頁。15第15頁，共29頁。直線無限長 16第16頁，共29頁。例：均勻帶電圓環(huán)，半徑為R，帶電量為q,求圓環(huán)軸線 上任一點(diǎn)的電場度。0Rxrp解：17第17頁，共29頁。方向沿著X軸當(dāng) 時(shí)遠(yuǎn)離環(huán)心處的電場也相當(dāng)于一個(gè)點(diǎn)電荷q所產(chǎn)生的電場。18第18頁，共29頁。例：求均勻帶電平面外部空間的電場強(qiáng)度，面電荷 密度是 。xRordrpdE解：平面視為許多 同心圓環(huán)組成2)、帶電體為面分布：19第19頁，共29頁。當(dāng) 時(shí)，當(dāng) 時(shí)20第20頁，共29頁。3 高斯定理一、電力線：畫電力線的依據(jù)，電力線的性質(zhì)二、電通量：ss1

5、、2、21第21頁，共29頁。s3、4、對于閉合曲面 穿出為正，穿入為負(fù)三、高斯定理：22第22頁，共29頁。1、電點(diǎn)荷的場， 閉合球面。qq2、任意閉合曲面23第23頁，共29頁。3、閉合曲面不包圍電荷4、閉合曲面包圍電荷系24第24頁，共29頁。例：求均勻帶電球面的電場分布。球面半經(jīng)為R, 帶電量為q。oRrRosp解：球外球內(nèi)E四、高斯定理的應(yīng)用：解決電荷高度對稱分布問題25第25頁，共29頁。o例：求均勻帶電球體電場分布。球半徑為R，帶電量為 。解：球外， 方向球內(nèi)，0rRE26第26頁，共29頁。例：半徑為R的“無限長”均勻帶正電的圓柱面， 電荷面密度為 ， 計(jì)算柱內(nèi)外場強(qiáng)。解：rR高斯面內(nèi)電荷27第27頁，共29頁。例：求無限大均勻帶電平面的電場分布。 電荷