第1次 電場(chǎng),電場(chǎng)強(qiáng)度-1

靜電場(chǎng)第7章靜電場(chǎng)(electrostaticfield)：相對(duì)于觀察者靜止的電荷所產(chǎn)生的電場(chǎng)?；緝?nèi)容：1）描述靜電場(chǎng)的兩個(gè)基本量：電場(chǎng)強(qiáng)度，電勢(shì)2）描述靜電場(chǎng)性質(zhì)的兩個(gè)基本定理：

高斯定理，

環(huán)路定理

3)一個(gè)基本的定律：庫(kù)侖定律

2023/2/527-1電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度一、電荷及其性質(zhì)1、電荷(electriccharge)1747年富蘭克林發(fā)現(xiàn)了電。物體所帶的電荷有兩種，分別稱為正電荷(positivecharge)、負(fù)電荷(negativecharge)。同號(hào)電荷相斥(repel)，異號(hào)電荷相吸(attract)。電荷可以由摩擦起電、靜電感應(yīng)(electrostaticinduction)產(chǎn)生。電量q：物體帶電多少的量度。單位：Coulomb歷史上約定：用絲綢摩擦的玻璃棒帶正電，用毛皮摩擦的塑料棒帶負(fù)電。

2023/2/532、電荷的量子化(chargequantization)1906～1917年，密立根（R.A.millikan)用液滴法測(cè)定了電子電荷，證明：微小粒子帶電量的變化是不連續(xù)的，它只能是基元電荷(elementarycharge)e的整數(shù)倍(integralmultiple)，即粒子的電荷是量子化的。迄今所知，電子是自然界中存在的最小負(fù)電荷，質(zhì)子是最小的正電荷。它們的帶電量都是基本電荷e。1986年的推薦值為：e=1.60217733×10-19庫(kù)侖(C)q=±ne，n=1,2,3,…

電荷量子化是個(gè)實(shí)驗(yàn)規(guī)律。2023/2/543、電荷守恒定律（lawofconservationofcharge)表述：在一個(gè)與外界沒(méi)有電荷交換的系統(tǒng)內(nèi)，正負(fù)電荷的代數(shù)和在任何物理過(guò)程中保持不變。（電荷既不能被創(chuàng)造，也不能消滅，只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上，或從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分）地位：電荷守恒定律適用于一切宏觀和微觀過(guò)程(例如核反應(yīng)和基本粒子過(guò)程)，是物理學(xué)中普遍的基本定律之一。2023/2/55二、庫(kù)侖定律1、點(diǎn)電荷(pointcharge)：形狀和大小可忽略的帶電體（理想模型）當(dāng)帶電體的形狀和大小與它們之間的距離相比充分小而允許忽略時(shí)，可以將帶電體看作點(diǎn)電荷。表述：在真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的作用力與它們的電荷（電量）的乘積成正比，與它們之間距離的平方成反比。作用力的方向沿著這兩個(gè)點(diǎn)電荷的連線。2、庫(kù)侖定律(Coulomb’s

law)（1785年）2023/2/56其中是國(guó)際單位制中的比例系數(shù)k

~8.98755×109N.m2.C-2(為真空電容率或真空介電常量)為單位矢量，

2023/2/57電荷q2受到電荷q1的作用力為：1）庫(kù)侖定律是直接從實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來(lái)的規(guī)律，適應(yīng)于

點(diǎn)電荷，是靜電場(chǎng)理論的基礎(chǔ)。2）庫(kù)侖定律與牛頓萬(wàn)有引力定律類似，也不是超距

(action-at-a-distance)作用。按照現(xiàn)代物理學(xué)的觀

點(diǎn)，相互作用是由場(chǎng)以有限速度傳播的。3）適用的空間范圍為：10-17m~107m，這分別被高能電子散射實(shí)驗(yàn)和人造地球衛(wèi)星研究地球磁場(chǎng)時(shí)所證實(shí)。

2023/2/584)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—疊加原理三、電場(chǎng)強(qiáng)度（重點(diǎn)）一、電場(chǎng)(electricfield)1.電荷之間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)傳遞的，或者說(shuō)電荷周圍存在有電場(chǎng)，引入該電場(chǎng)的任何帶電體，都受到電場(chǎng)的作用力，這就是近距作用。電荷1電場(chǎng)1電場(chǎng)2電荷2激發(fā)作用作用激發(fā)2023/2/59所謂超距作用：電荷1電荷2作用作用二、電場(chǎng)強(qiáng)度(electricfieldintensity)試驗(yàn)電荷(testcharge)：帶電量足夠小的點(diǎn)電荷場(chǎng)源電荷試驗(yàn)電荷電場(chǎng)中某點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度

定義為位于該點(diǎn)處的單位正試驗(yàn)電荷所受的力。

單位：電荷在電場(chǎng)中受力：

與試驗(yàn)電荷無(wú)關(guān)

均勻電場(chǎng)：電場(chǎng)強(qiáng)度處處相同的電場(chǎng)10三點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度球?qū)ΨQ性和非均勻性2023/2/5Break11四電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加原理由力的疊加原理，所受合力

點(diǎn)電荷

對(duì)的作用力故處總電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加原理2023/2/512電荷連續(xù)分布情況電荷體密度點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度2023/2/513電荷面密度電荷線密度2023/2/514體電荷分布的帶電體的場(chǎng)強(qiáng)面電荷分布的帶電體的場(chǎng)強(qiáng)線電荷分布的帶電體的場(chǎng)強(qiáng)

因?yàn)槭噶坎荒苤苯臃e分，須先求出場(chǎng)強(qiáng)分量，

對(duì)分量積分后再迭加（關(guān)鍵點(diǎn)）。注意2023/2/5151.由能否說(shuō)

與成正比，與成反比？

討論2.一總電量為Q>0的金屬球，在它附近P點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)為。將一點(diǎn)電荷q>0引入P點(diǎn)，測(cè)得q實(shí)際受力大小F與q之比為F/q(>，<，=)P點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小E0·q·2023/2/516例1、電偶極子的電場(chǎng)強(qiáng)度1、電偶極子：等量異號(hào)電荷+q、-q，相距為電偶極矩：2、電偶極子中垂線上一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度-q到+q的矢量極軸：由對(duì)稱性有

例2

正電荷q均勻分布在半徑為R的圓環(huán)上。計(jì)算在環(huán)的軸線上任一點(diǎn)

p的電場(chǎng)強(qiáng)度。解2023/2/5192023/2/520討論（1）（點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度）（2）2023/2/521例3

均勻帶電薄圓盤軸線上的電場(chǎng)強(qiáng)度。