大學(xué)物理81電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度課件

課題:

§8－1電荷庫(kù)侖定律電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度教學(xué)目標(biāo)：

1、正確理解庫(kù)侖定律及其應(yīng)用

2、掌握靜電場(chǎng)強(qiáng)度及其疊加原理，熟練計(jì)算點(diǎn)電荷、連續(xù)分布的電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度教學(xué)重點(diǎn)：1、正確理解庫(kù)侖定律

2、掌握靜電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度的概念及物理意義3、計(jì)算各種情況中的電場(chǎng)強(qiáng)度教學(xué)難點(diǎn)：1、庫(kù)侖定律、電場(chǎng)強(qiáng)度疊加原理的理解與應(yīng)用2、連續(xù)分布電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算教學(xué)手段：多媒體教學(xué)與講授相結(jié)合課時(shí)安排：2課時(shí)課題:1.電荷摩擦起電和雷電：對(duì)電的最早認(rèn)識(shí)兩種電荷：正電荷和負(fù)電荷（同一本質(zhì)的兩個(gè)對(duì)立面）電性力：同號(hào)相斥、異號(hào)相吸電荷量：物體帶電的多少（可作為代數(shù)量來(lái)運(yùn)算）一

電荷庫(kù)侖定律2.電荷守恒定律

電荷既不能被創(chuàng)造，也不能被消滅，它們只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體或是從物體的一個(gè)部分轉(zhuǎn)移到另一部分而正負(fù)電荷的代數(shù)和保持不變。起電機(jī)雷電或：在一個(gè)孤立系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生的過(guò)程中,正負(fù)電荷的代數(shù)和保持不變。1.電荷摩擦起電和雷電：對(duì)電的最早認(rèn)識(shí)兩種電荷：正電

宏觀帶電體的帶電量qe，準(zhǔn)連續(xù)

夸克模型（分?jǐn)?shù)電荷）

e=1.60210-19庫(kù)侖，為電子電量點(diǎn)電荷（又一理想模型）可以視為點(diǎn)電荷的條件:dr<<庫(kù)侖定律：5.庫(kù)侖定律3.電荷量子化4.電荷的相對(duì)不變性：其電量與其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)。庫(kù)侖

1785年，法國(guó)庫(kù)侖（C.A.Coulomb)dQ1r觀察點(diǎn)P.宏觀帶電體的帶電量qe，準(zhǔn)連續(xù)夸克模型（分?jǐn)?shù)電荷）庫(kù)侖定律——真空介電常數(shù)?！獑挝皇噶?，由施力物體指向受力物體?！姾蓂1作用于電荷q2的力。真空中兩個(gè)靜止的點(diǎn)電荷之間的作用力（靜電力），與它們所帶電量的乘積成正比，與它們之間的距離的平方成反比，作用力沿著這兩個(gè)點(diǎn)電荷的連線。庫(kù)侖定律——真空介電常數(shù)?！獑挝皇噶浚墒┝ξ矬w指向受力物討論庫(kù)侖定律包含同性相斥，異性相吸這一結(jié)果。(a)q1和q2同性，則q1q2>0,和同向，方程說(shuō)明1排斥2斥力討論庫(kù)侖定律包含同性相斥，異性相吸這一結(jié)果。(a)q1和q2(b)q1和q2異性，則q1q2<0,和反向，方程說(shuō)明1吸引2引力注意：只適用兩個(gè)點(diǎn)電荷之間(b)q1和q2異性，則q1q2<0,和數(shù)學(xué)表達(dá)式離散狀態(tài)連續(xù)分布靜電力的疊加原理作用于某電荷上的總靜電力等于其他點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)作用于該電荷的靜電力的矢量和。數(shù)學(xué)表達(dá)式離散狀態(tài)連續(xù)分布靜電力的疊加原理例8-3在圖中,三個(gè)點(diǎn)電荷所帶的電荷量分別為q1=－86C，

q2=50C，q3=65C。各電荷間的距離如圖所示。求作用在q3上合力的大小和方向。解:選用如圖所示的直角坐標(biāo)系。q2q1q3F31F32F30.6m0.52m0.3mijxy按庫(kù)侖定律可算得q1作用于電荷q3上的的大小為力沿x軸和y軸的分量分別為例8-3在圖中,三個(gè)點(diǎn)電荷所帶的電荷量分別為q1=電荷q2作用于電荷q3上的力的大小為力沿x軸和y軸的分量分別為根據(jù)靜電力的疊加原理,作用于電荷q3上的合力為合力的大小為合力與x軸的夾角為電荷q2作用于電荷q3上的力的大小為力兩種觀點(diǎn){超距作用作用作用“場(chǎng)”作用電荷1電荷2電場(chǎng)1電場(chǎng)2電荷1電荷2產(chǎn)生作用作用產(chǎn)生二電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度2.電場(chǎng)強(qiáng)度1.電場(chǎng)試驗(yàn)電荷q0及條件{正點(diǎn)電荷(尺寸小)q0足夠小，對(duì)待測(cè)電場(chǎng)影響小q0q0定義電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度等于單位正電荷在該點(diǎn)所受的電場(chǎng)力.兩種觀點(diǎn){超距作用作用作用“場(chǎng)”作用電荷1電荷2電場(chǎng)1電場(chǎng)3.電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算（1）點(diǎn)電荷的電場(chǎng)（3）連續(xù)分布電荷的電場(chǎng)（2）場(chǎng)強(qiáng)疊加原理和點(diǎn)電荷系的電場(chǎng)場(chǎng)點(diǎn)源點(diǎn)（1)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)q+3.電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算（1）點(diǎn)電荷的電場(chǎng)（3）連續(xù)分布電荷的電場(chǎng)qiq2qq1（2)電場(chǎng)強(qiáng)度疊加原理和點(diǎn)電荷系的場(chǎng)強(qiáng)

qi對(duì)q的作用電場(chǎng)強(qiáng)度疊加原理點(diǎn)電荷系的電場(chǎng)場(chǎng)點(diǎn)q1+q2-qiq2qq1（2)電場(chǎng)強(qiáng)度疊加原理和點(diǎn)電荷系的場(chǎng)強(qiáng)q例8-4在直角坐標(biāo)系的原點(diǎn)（0，0）及離原點(diǎn)1.0m的y軸上（0，1）處分別放置電荷量為q1=1.0×10-9C和q2=-2.0×10-9C的點(diǎn)電荷，求x軸上離原點(diǎn)為2.0m處P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)（如圖）。解:

q1在P點(diǎn)所激發(fā)的場(chǎng)強(qiáng)為q1Pq2F312.24m2m1mijxEE2E11200q2在P點(diǎn)所激發(fā)的場(chǎng)強(qiáng)的大小為例8-4在直角坐標(biāo)系的原點(diǎn)（0，0）及離原點(diǎn)1.0m的yE2的矢量式為：根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)疊加原理，P點(diǎn)的總場(chǎng)強(qiáng)為：電場(chǎng)和x軸的夾角為的大小為E2的矢量式為：根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)疊加原理，P點(diǎn)的總場(chǎng)強(qiáng)為：電場(chǎng)和x軸解：例8-5.求電偶極子中垂面上的電場(chǎng)。r電偶極矩（電矩）++解：例8-5.求電偶極子中垂面上的電場(chǎng)。r電偶極矩（電矩）電偶極子在電場(chǎng)中所受的力矩用矢量形式表示為：若rl+電偶極子在電場(chǎng)中所受的力矩用矢量形式表示為：若rl+電荷面分布電荷體分布電荷線分布dSdVdqP.ld(3)連續(xù)帶電體的電場(chǎng)電荷元：計(jì)算時(shí)將上式在坐標(biāo)系中進(jìn)行分解，再對(duì)坐標(biāo)分量積分。電荷面分布電荷體分布電荷線分布dSdVdqP.ld(3)連續(xù)例8-6求一均勻帶電直線在P點(diǎn)的電場(chǎng)。

解：建立直角坐標(biāo)系取線元dx帶電將投影到坐標(biāo)軸上x(chóng)dxyθP例8-6求一均勻帶電直線在P點(diǎn)的電場(chǎng)。解：建立直角坐積分變量代換代入積分表達(dá)式同理可算出xdxθPy積分變量代換代入積分表達(dá)式同理可算出xdxθPy當(dāng)直線長(zhǎng)度無(wú)限長(zhǎng)均勻帶電直線的場(chǎng)強(qiáng)：{極限情況，由當(dāng)直線長(zhǎng)度無(wú)限長(zhǎng)均勻帶電直線的場(chǎng)強(qiáng)：{極限情況，由例8-7求一均勻帶電圓環(huán)軸線上任一點(diǎn)x處的電場(chǎng)。xpRxpRr由對(duì)稱(chēng)性解：例8-7求一均勻帶電圓環(huán)軸線上任一點(diǎn)x處的電場(chǎng)。xpRxRrdr例8-8求均勻帶電圓盤(pán)軸線上任一點(diǎn)的電場(chǎng)。解：由例7均勻帶電圓環(huán)軸線上一點(diǎn)的電場(chǎng)xPRrdr例8-8求均勻帶電圓盤(pán)軸線上任一點(diǎn)的電場(chǎng)。解：由討論：1.當(dāng)xR>>2.當(dāng)<<xR無(wú)限大均勻帶電平面的場(chǎng)強(qiáng)---勻強(qiáng)電場(chǎng)可視為點(diǎn)電荷的電場(chǎng)2/122)1(-+=xR討論：1.當(dāng)xR>>2.當(dāng)<<xR無(wú)限大均勻帶電平面的場(chǎng)1.求均勻帶電半圓環(huán)圓心處的，已知R、電荷元dq產(chǎn)生的場(chǎng)根據(jù)對(duì)稱(chēng)性課堂練習(xí)：1.求均勻帶電半圓環(huán)圓心處的，已知R、電荷元dq產(chǎn)生的課題:

§8－1電荷庫(kù)侖定律電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度教學(xué)目標(biāo)：

1、正確理解庫(kù)侖定律及其應(yīng)用

2、掌握靜電場(chǎng)強(qiáng)度及其疊加原理，熟練計(jì)算點(diǎn)電荷、連續(xù)分布的電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度教學(xué)重點(diǎn)：1、正確理解庫(kù)侖定律

2、掌握靜電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度的概念及物理意義3、計(jì)算各種情況中的電場(chǎng)強(qiáng)度教學(xué)難點(diǎn)：1、庫(kù)侖定律、電場(chǎng)強(qiáng)度疊加原理的理解與應(yīng)用2、連續(xù)分布電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算教學(xué)手段：多媒體教學(xué)與講授相結(jié)合課時(shí)安排：2課時(shí)課題:1.電荷摩擦起電和雷電：對(duì)電的最早認(rèn)識(shí)兩種電荷：正電荷和負(fù)電荷（同一本質(zhì)的兩個(gè)對(duì)立面）電性力：同號(hào)相斥、異號(hào)相吸電荷量：物體帶電的多少（可作為代數(shù)量來(lái)運(yùn)算）一

電荷庫(kù)侖定律2.電荷守恒定律

電荷既不能被創(chuàng)造，也不能被消滅，它們只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體或是從物體的一個(gè)部分轉(zhuǎn)移到另一部分而正負(fù)電荷的代數(shù)和保持不變。起電機(jī)雷電或：在一個(gè)孤立系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生的過(guò)程中,正負(fù)電荷的代數(shù)和保持不變。1.電荷摩擦起電和雷電：對(duì)電的最早認(rèn)識(shí)兩種電荷：正電

宏觀帶電體的帶電量qe，準(zhǔn)連續(xù)

夸克模型（分?jǐn)?shù)電荷）

e=1.60210-19庫(kù)侖，為電子電量點(diǎn)電荷（又一理想模型）可以視為點(diǎn)電荷的條件:dr<<庫(kù)侖定律：5.庫(kù)侖定律3.電荷量子化4.電荷的相對(duì)不變性：其電量與其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)。庫(kù)侖

1785年，法國(guó)庫(kù)侖（C.A.Coulomb)dQ1r觀察點(diǎn)P.宏觀帶電體的帶電量qe，準(zhǔn)連續(xù)夸克模型（分?jǐn)?shù)電荷）庫(kù)侖定律——真空介電常數(shù)?！獑挝皇噶?，由施力物體指向受力物體?！姾蓂1作用于電荷q2的力。真空中兩個(gè)靜止的點(diǎn)電荷之間的作用力（靜電力），與它們所帶電量的乘積成正比，與它們之間的距離的平方成反比，作用力沿著這兩個(gè)點(diǎn)電荷的連線。庫(kù)侖定律——真空介電常數(shù)。——單位矢量，由施力物體指向受力物討論庫(kù)侖定律包含同性相斥，異性相吸這一結(jié)果。(a)q1和q2同性，則q1q2>0,和同向，方程說(shuō)明1排斥2斥力討論庫(kù)侖定律包含同性相斥，異性相吸這一結(jié)果。(a)q1和q2(b)q1和q2異性，則q1q2<0,和反向，方程說(shuō)明1吸引2引力注意：只適用兩個(gè)點(diǎn)電荷之間(b)q1和q2異性，則q1q2<0,和數(shù)學(xué)表達(dá)式離散狀態(tài)連續(xù)分布靜電力的疊加原理作用于某電荷上的總靜電力等于其他點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)作用于該電荷的靜電力的矢量和。數(shù)學(xué)表達(dá)式離散狀態(tài)連續(xù)分布靜電力的疊加原理例8-3在圖中,三個(gè)點(diǎn)電荷所帶的電荷量分別為q1=－86C，

q2=50C，q3=65C。各電荷間的距離如圖所示。求作用在q3上合力的大小和方向。解:選用如圖所示的直角坐標(biāo)系。q2q1q3F31F32F30.6m0.52m0.3mijxy按庫(kù)侖定律可算得q1作用于電荷q3上的的大小為力沿x軸和y軸的分量分別為例8-3在圖中,三個(gè)點(diǎn)電荷所帶的電荷量分別為q1=電荷q2作用于電荷q3上的力的大小為力沿x軸和y軸的分量分別為根據(jù)靜電力的疊加原理,作用于電荷q3上的合力為合力的大小為合力與x軸的夾角為電荷q2作用于電荷q3上的力的大小為力兩種觀點(diǎn){超距作用作用作用“場(chǎng)”作用電荷1電荷2電場(chǎng)1電場(chǎng)2電荷1電荷2產(chǎn)生作用作用產(chǎn)生二電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度2.電場(chǎng)強(qiáng)度1.電場(chǎng)試驗(yàn)電荷q0及條件{正點(diǎn)電荷(尺寸小)q0足夠小，對(duì)待測(cè)電場(chǎng)影響小q0q0定義電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度等于單位正電荷在該點(diǎn)所受的電場(chǎng)力.兩種觀點(diǎn){超距作用作用作用“場(chǎng)”作用電荷1電荷2電場(chǎng)1電場(chǎng)3.電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算（1）點(diǎn)電荷的電場(chǎng)（3）連續(xù)分布電荷的電場(chǎng)（2）場(chǎng)強(qiáng)疊加原理和點(diǎn)電荷系的電場(chǎng)場(chǎng)點(diǎn)源點(diǎn)（1)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)q+3.電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算（1）點(diǎn)電荷的電場(chǎng)（3）連續(xù)分布電荷的電場(chǎng)qiq2qq1（2)電場(chǎng)強(qiáng)度疊加原理和點(diǎn)電荷系的場(chǎng)強(qiáng)

qi對(duì)q的作用電場(chǎng)強(qiáng)度疊加原理點(diǎn)電荷系的電場(chǎng)場(chǎng)點(diǎn)q1+q2-qiq2qq1（2)電場(chǎng)強(qiáng)度疊加原理和點(diǎn)電荷系的場(chǎng)強(qiáng)q例8-4在直角坐標(biāo)系的原點(diǎn)（0，0）及離原點(diǎn)1.0m的y軸上（0，1）處分別放置電荷量為q1=1.0×10-9C和q2=-2.0×10-9C的點(diǎn)電荷，求x軸上離原點(diǎn)為2.0m處P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)（如圖）。解:

q1在P點(diǎn)所激發(fā)的場(chǎng)強(qiáng)為q1Pq2F312.24m2m1mijxEE2E11200q2在P點(diǎn)所激發(fā)的場(chǎng)強(qiáng)的大小為例8-4在直角坐標(biāo)系的原點(diǎn)（0，0）及離原點(diǎn)1.0m的yE2的矢量式為：根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)疊加原理，P點(diǎn)的總場(chǎng)強(qiáng)為：電場(chǎng)和x軸的夾角為的大小為E2的矢量式為：根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)疊加原理，P點(diǎn)的總場(chǎng)強(qiáng)為：電場(chǎng)和x軸解：例8-5.求電偶極子中垂面上的電場(chǎng)。r電偶極矩（電矩）++解：例8-5.求電偶極子中垂面上的電場(chǎng)。r電偶極矩（電矩）電偶極子在電場(chǎng)中所受的力矩用矢量形式表示為：若rl+電偶極子在電場(chǎng)中所受的力矩用矢量形式表示為：若rl+電荷面分布電荷體分布電荷線分布dSdVdqP.ld(3)連續(xù)帶電體