大學物理靜電場 電場強度

16.2電場電場強度一、電場1.電荷之間的相互作用是通過電場傳遞的,或者說電荷周圍存在有電場,引入該電場的任何帶電體,都受到電場的作用力,這就是所謂的近距作用。電荷電場電荷2.電場的物質性a.對電場中的帶電體施以力的作用。(表明電場具有動量)2b.當帶電體在電場中移動時,電場力作功。c.變化的電場以光速在空間傳播。

電場具有動量、質量和能量、以有限的速度傳播，體現(xiàn)了它的物質性。3.電場與實物之間的不同在于它具有疊加性?？臻g同一位置可以同時存在幾種不同的場，但不能同時存在幾種實物物質。(表明電場具有能量)(以有限的速度傳播)3二、電場強度2.將正檢驗電荷q0

放在電場中的不同位置,受到的電場力的值和方向均不同,但對某一點而言，力與電荷之比為一不變的矢量。1.檢驗電荷q0

帶電量足夠小;點電荷(尺寸小)。4單位正電荷在電場中某點所受到的電場力。定義電場強度

電場中某點的電場強度的大小等于單位電荷在該點受力的大小，其方向為正電荷在該點受力的方向。物理意義52.電場強度與檢驗電荷無關,反映電場本身的性質。單位:N/C(SI)1.電場強度是描述電場的力的性質的物理量。3.電場是一個矢量場。4.電荷在場中受到的力：討論6幾種帶電體的電場7三、電場強度疊加原理1.點電荷的電場強度正電荷負電荷O場源82.電場場強的疊加原理點電荷系

點電荷系在某點P產(chǎn)生的電場強度等于各點電荷單獨在該點產(chǎn)生的電場強度的矢量和。93.任意帶電體（連續(xù)帶電體）的場強

將帶電體分成很多元電荷

dq

,求出它在任意場點p

的場強對場源求積分,可得總場強帶電體電荷分為線分布、面分布和體分布。p＋＋＋＋＋＋＋＋10體電荷分布帶電體的場強面電荷分布帶電體的場強線電荷分布帶電體的場強電荷的體密度電荷的面密度電荷的線密度11例1、求電偶極子的電場

兩個等量異號電荷＋q

和－q,相距為l

(相對于所求場點很小),稱為電偶極子。(1)延長線上A點的場強方向沿x

軸正向。

-q0+qAx12

因為x>>l

，有

-q

0

+q

Ax13

電偶極子延長線上一點的場強與電偶極子電矩的二倍成正比,與該點離中心距離的三次方成反比,方向與電矩方向相同。定義電偶極矩(電矩)

方向由-q

指向+q

。或-q+q14(2)在中垂線上距離中心較遠處一點的場強15

場強與電矩成正比,與該點離中心的距離的三次方成反比,方向與電矩方向相反。16例2、電偶極子在均勻電場中受到的力偶矩。解在勻強電場中電偶極子的電荷受力相對于O點的力矩大?。夯?7(1)力偶矩最大。(電偶極子處于穩(wěn)定平衡）力偶矩為零。(2)(3)力偶矩為零。（電偶極子處于非穩(wěn)定平衡）討論18分析：在圓環(huán)不同位置區(qū)取不同電荷元時，在P點產(chǎn)生的電場方向不同，但顯然電荷分布具有對稱性

。

例3

、如圖所示，一均勻帶電細圓環(huán)，半徑為，所帶總電量為(設），求圓環(huán)軸線上任一點的場強。xpRr所以，由對稱性當dq

位置發(fā)生變化時，它所激發(fā)的電場矢量構成了一個圓錐面。.由對稱性解：xpRr§5-2電場電場強度21(1)當

x=0時，即在圓環(huán)中心處(2)若x>>R

，則可以把帶電圓環(huán)視為一個點電荷。討論dE//dE⊥P22例4、均勻帶電圓盤軸線上一點的場強。設圓盤帶電量為q

,半徑為R。解帶電圓盤可看成許多同心的圓環(huán)組成,取一半徑為r,寬度為dr

的細圓環(huán)帶電量：p23(1)當R>>x

，可視為無限大平板。++++++++電場強度垂直帶電平面討論24E1E2(2)E1E1E2E2(3)補償法pxO-25x

0求在空間一點P產(chǎn)生的電場強度。（P點到桿的垂直距離為a）解例5、長為L的均勻帶電直桿，電荷線密度為+。電荷元aPy21dyydqr26由幾何關系

x

0aPy21dyydqr27無限長帶電直線討論a

Pyx02128例6

如圖，一均勻帶電的無限長直線段，電荷線密度

1

,另有一均勻帶電直線段,長度為l

,電荷密度為2

，兩線互相垂直且共面，若帶電線段近端距長直導線為a。求它們之間的相互作用力。a四、由電場強度求力29

dq受到的電場力各電荷元所受力的方向相同，故解在l

上取電荷元電荷元處的場強a30ldPq0xyo例7一均勻帶電細桿,長為l

,其電荷線密度為λ,在桿的延長線上到桿的一端距離為d

的P點處,有一電量為q0

的點電荷。求: