《大學物理學》課件第七章 靜電場

1、第七章 靜電場27.1 電荷 電荷守恒定律 7.2 電場 電場強度 7.3 電場強度通量 高斯定理 7.5 靜電場的環(huán)路定理 電勢能 7.6 電勢 電勢差 7.7 電場強度與電勢梯度的關系 7.8 靜電場中的電偶極子 37.1 電荷 電荷守恒定律 一、電荷的量子化 電荷量的值總是一個基本單元的整數(shù)倍。 基本電荷： 任意帶電體所帶的電荷量： 4二、電荷守恒定律 在一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng)內(nèi)，電荷既不能被創(chuàng)造，也不能被消滅，只能從一個物體轉移到另一個物體，或者從物體的一部分轉移到另一部分，系統(tǒng)內(nèi)電荷的代數(shù)和保持不變，這一規(guī)律稱為電荷守恒定律。 57.2 電場 電場強度 一、庫侖定律 ( Cou

2、lombs law ) 真空中兩個靜止的點電荷之間的相互作用力： +q1q2r-+q1q2r（庫侖力、靜電力） 真空電容率： 庫侖常數(shù)： 6例7.1 如圖所示，三個點電荷的帶電量分別為q1=2.010-6C，q2=4.010-6C，q3=5.010-6C，求作用在 q1 上的合力。 解：q1 受到 q2 的庫侖力大小q1 受到 q3 的庫侖力大小 1Ox(cm)1y(cm)q2q1q371Ox(cm)1y(cm)q2q1q3q1 受到的庫侖合力大小 合力方向與 x 軸的夾角8二、電場強度 ( electric field intensity ) 電荷間的相互作用是通過電場實現(xiàn)的。 試驗電荷 q

3、0 (點電荷、電荷量足夠小) 電場強度 電荷電荷1. 電場 2. 電場強度 激發(fā)激發(fā)作用作用電場+Qq0r單位: N/C 或 V/m 93. 點電荷的電場強度 +Qq0rQ 0Q R 31 r R r R r R 將場強沿徑向路徑積分即可得電勢分布。 r R r 49ROrE討論 OrV在 R 處，場強躍變，電勢連續(xù)。 在球殼內(nèi)，場強處處為零，電勢處處相等，但不一定為零。 50（118學時）例7.10 求無限長均勻帶電直導線外任一點 P 的電勢，已知線電荷密度為。 解：由高斯定理求得場強分布： rPrb取 rb 處為電勢零點，P 點電勢為 517.7 電場強度與電勢梯度的關系一、等勢面 1.

4、等勢面：在靜電場中，將電勢相等的點所連成的曲面稱為等勢面。 規(guī)定：相鄰等勢面之間電勢差相等。 +點電荷電場 均勻電場 點電荷系的電場 532. 等勢面與電場線的關系： 等勢面與電場線處處正交； 電場線方向指向電勢降落的方向； 等勢面越密的地方電場線也越密；場強越大。 將試驗電荷沿等勢面移動位移 ，則 54二、場強與電勢梯度的關系 在任意靜電場中取兩個靠得很近的等勢面和， IIIVV+dVP1P2P1 、P2 兩點間的電勢差：電場中某點的電場強度沿任一方向的分量等于該方向上電勢空間變化率的負值。 其中的負號表示場強指向電勢下降的方向。 55等勢面的法線方向：垂直于等勢面，由低電勢指向高電勢。 IIIVV+dVP1P2P3電場強度在法線方向上的分量為： 場強 與法線在一條直線上，方向相反。 電勢梯度電場中任一點的電場強度等于該點電勢梯度的負值。 56OxRPxq在直角坐標系中， r例： 577.8 靜電場中的電偶極子一、電場對電偶極子的作用 電偶極子的電矩： -q+qO正、負電荷受電場力： 以軸中心點 O 為參考，力矩為： 大?。?方向：順時針( 轉向 ) 580，M = 0，穩(wěn)定的平衡位置 180， M = 0，不穩(wěn)定的平衡位置 其它，力矩 的作用將使 轉向 。 = 若外電場不均勻，電偶極子在力矩的作用下發(fā)生轉動，還會在電場力作用下發(fā)生平動。 59二、電偶極子