大學(xué)物理第九章電荷與真空中的靜電場

1、本學(xué)期的教學(xué)內(nèi)容第9章 電荷與真空中的靜電場第10章 導(dǎo)體和電介質(zhì)中的靜電場第11章 恒定電流與真空中的恒定磁場第12章 磁介質(zhì)中的恒定磁場第13章 電磁場與麥克斯韋方程組第15章 波動光學(xué)第四篇 電 磁 學(xué) 電磁學(xué)(electromagnetics)是研究電磁相互作用及其運動規(guī)律的。 主要特點：研究對象不再是分離的實物，而是連續(xù)分布的場，用空間函數(shù)( 如 等 )來描述。電磁學(xué) 靜電場 恒定磁場 變化中的電磁場第九章Electrostatic field電荷與真空中的靜電場 雷 電太陽風(fēng)中高能離子沿著磁力線侵入地球的極區(qū)在地球兩極的上層大氣中放電而產(chǎn)生的極光。電鰻Whenever you tu

2、rn on a light, listen to recorded music, or watch a motion picture you are enjoying one of the discoveries of Thomas Alva Edison. 兩種電荷：正電荷和負(fù)電荷同號相斥、異號相吸電荷量：物體帶電的多少，以q 或Q 來表示單位：庫（C）9-1 電 荷 庫 侖 定 律一、電荷的量子化 在自然界中，電荷總是以一個基本電量的整數(shù)倍出現(xiàn)。電子電荷的絕對值e =1.60210-19 Cq = n e 夸克、反夸克具有的電量為e/3或2e/3。二、電荷守恒定律 在一個與外界沒有電荷交換

3、的系統(tǒng)內(nèi)，無論進行怎樣的物理過程，系統(tǒng)內(nèi)正、負(fù)電荷量的代數(shù)和總是保持不變電荷守恒定律。 1913年，密立根設(shè)計了油滴實驗，首先直接測定了此基元電荷的量值。三、真空中的庫侖定律 1785年，庫侖(A.de.Coulomb)通過扭稱實驗總結(jié)出f真空中點電荷之間相互作用的靜電力所服從的基本規(guī)律庫侖定律 。 1、點電荷 ( Point Charge )？ 在具體問題中，當(dāng)帶電體的形狀和大小與它們之間的距離相比允許忽略時，可以把帶電體看作點電荷。2、庫侖定律 (Coulombs Law) 在真空中，兩個靜止的點電荷之間的相互作用力的大小與它們電荷的乘積成正比，與它們之間距離的平方成反比；作用力的方向沿著

4、兩點電荷的連線，同號電荷相斥，異號電荷相吸。k = 8.98755109 Nm2 C-2 0= 8.8510-12C2 N-1m-2 稱為真空中的電容率。庫侖定律是全部靜電學(xué)的基礎(chǔ)9-2 電場和電場強度一、電場 Electric Field 在任何電荷的周圍，都存在一種特殊的物質(zhì)電場。電場是物質(zhì)的一種特殊形態(tài)，彌散在整個空間，我們可以通過電場對電荷的作用來認(rèn)識電場。電場 電荷力的作用功的作用 電場強度 電勢1、超距作用理論2、法拉第提出近距作用, 并提出力線和場的概念電荷 電荷 電荷 電荷 不需要介質(zhì)不需要時間場？二、電場強度 Electric Field Strength 電場強度 , 與q

5、0的大小無關(guān)，在電場中某一確定位置，僅與該點電場性質(zhì)有關(guān)。試驗電荷q0 ：電荷量足夠小的點電荷單位：牛/庫 ( N/C )電場中某點電場強度大小 單位電荷在該點受力的大小方向 正電荷在該點受力的方向只要有電荷就有電場存在, 與是否引入檢驗電荷無關(guān)三、點電荷與點電荷系的電場強度1、點電荷的電場強度2、電場強度疊加原理由力的疊加原理得 所受合力 點電荷 對 的作用力 處總電場強度 電場強度的疊加原理*電偶極子的電場強度 電偶極子的軸 電偶極矩 求電偶極子軸線延長線上一點和軸線的中垂線上一點的場強。x3、連續(xù)分布任意帶電體的場強 注意：在具體計算時，要化成標(biāo)量積分，即先分解，再積分。電荷線分布電荷面分布電荷體分布 例題1 電荷均勻分布在一根長直細(xì)棒上，此棒電荷線密度為。試計算距細(xì)棒垂直距離為a的P點的場強。已知細(xì)棒兩端的連線與X軸的夾角分別為1和 2。討論：均勻帶電細(xì)棒為無限長時 例題2 計算一個半徑為R均勻帶電量為+q的圓環(huán)軸線上場強的分布。討 論(1)點電荷電場強度(2)(3)環(huán)心處場強為零此處為電場強度極大值的位置 例題3 一個