大學(xué)物理靜電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度

16.2電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度一、電場(chǎng)1.電荷之間的相互作用是通過電場(chǎng)傳遞的,或者說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,這就是所謂的近距作用。電荷電場(chǎng)電荷2.電場(chǎng)的物質(zhì)性a.對(duì)電場(chǎng)中的帶電體施以力的作用。(表明電場(chǎng)具有動(dòng)量)2b.當(dāng)帶電體在電場(chǎng)中移動(dòng)時(shí),電場(chǎng)力作功。c.變化的電場(chǎng)以光速在空間傳播。

電場(chǎng)具有動(dòng)量、質(zhì)量和能量、以有限的速度傳播，體現(xiàn)了它的物質(zhì)性。3.電場(chǎng)與實(shí)物之間的不同在于它具有疊加性?？臻g同一位置可以同時(shí)存在幾種不同的場(chǎng)，但不能同時(shí)存在幾種實(shí)物物質(zhì)。(表明電場(chǎng)具有能量)(以有限的速度傳播)3二、電場(chǎng)強(qiáng)度2.將正檢驗(yàn)電荷q0

放在電場(chǎng)中的不同位置,受到的電場(chǎng)力的值和方向均不同,但對(duì)某一點(diǎn)而言，力與電荷之比為一不變的矢量。1.檢驗(yàn)電荷q0

帶電量足夠小;點(diǎn)電荷(尺寸小)。4單位正電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)所受到的電場(chǎng)力。定義電場(chǎng)強(qiáng)度

電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小等于單位電荷在該點(diǎn)受力的大小，其方向?yàn)檎姾稍谠擖c(diǎn)受力的方向。物理意義52.電場(chǎng)強(qiáng)度與檢驗(yàn)電荷無關(guān),反映電場(chǎng)本身的性質(zhì)。單位:N/C(SI)1.電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)的力的性質(zhì)的物理量。3.電場(chǎng)是一個(gè)矢量場(chǎng)。4.電荷在場(chǎng)中受到的力：討論6幾種帶電體的電場(chǎng)7三、電場(chǎng)強(qiáng)度疊加原理1.點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度正電荷負(fù)電荷O場(chǎng)源82.電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)的疊加原理點(diǎn)電荷系

點(diǎn)電荷系在某點(diǎn)P產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度等于各點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和。93.任意帶電體（連續(xù)帶電體）的場(chǎng)強(qiáng)

將帶電體分成很多元電荷

dq

,求出它在任意場(chǎng)點(diǎn)p

的場(chǎng)強(qiáng)對(duì)場(chǎng)源求積分,可得總場(chǎng)強(qiáng)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(chǎng)強(qiáng)面電荷分布帶電體的場(chǎng)強(qiáng)線電荷分布帶電體的場(chǎng)強(qiáng)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(chǎng)

兩個(gè)等量異號(hào)電荷＋q

和－q,相距為l

(相對(duì)于所求場(chǎng)點(diǎn)很小),稱為電偶極子。(1)延長(zhǎng)線上A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向沿x

軸正向。

-q0+qAx12

因?yàn)閤>>l

，有

-q

0

+q

Ax13

電偶極子延長(zhǎng)線上一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)與電偶極子電矩的二倍成正比,與該點(diǎn)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

?；?q+q14(2)在中垂線上距離中心較遠(yuǎn)處一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)15

場(chǎng)強(qiáng)與電矩成正比,與該點(diǎn)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(chǎng)中受到的力偶矩。解在勻強(qiáng)電場(chǎng)中電偶極子的電荷受力相對(duì)于O點(diǎn)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(shí)，在P點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)方向不同，但顯然電荷分布具有對(duì)稱性

。

例3

、如圖所示，一均勻帶電細(xì)圓環(huán)，半徑為，所帶總電量為(設(shè)），求圓環(huán)軸線上任一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)。xpRr所以，由對(duì)稱性當(dāng)dq

位置發(fā)生變化時(shí)，它所激發(fā)的電場(chǎng)矢量構(gòu)成了一個(gè)圓錐面。.由對(duì)稱性解：xpRr§5-2電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度21(1)當(dāng)

x=0時(shí)，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(gè)點(diǎn)電荷。討論dE//dE⊥P22例4、均勻帶電圓盤軸線上一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)。設(shè)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(xì)圓環(huán)帶電量：p23(1)當(dāng)R>>x

，可視為無限大平板。++++++++電場(chǎng)強(qiáng)度垂直帶電平面討論24E1E2(2)E1E1E2E2(3)補(bǔ)償法pxO-25x

0求在空間一點(diǎn)P產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度。（P點(diǎn)到桿的垂直距離為a）解例5、長(zhǎng)為L(zhǎng)的均勻帶電直桿，電荷線密度為+。電荷元aPy21dyydqr26由幾何關(guān)系

x

0aPy21dyydqr27無限長(zhǎng)帶電直線討論a

Pyx02128例6

如圖，一均勻帶電的無限長(zhǎng)直線段，電荷線密度

1

,另有一均勻帶電直線段,長(zhǎng)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(zhǎng)直導(dǎo)線為a。求它們之間的相互作用力。a四、由電場(chǎng)強(qiáng)度求力29

dq受到的電場(chǎng)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(chǎng)強(qiáng)a30ldPq0xyo例7一均勻帶電細(xì)桿,長(zhǎng)為l

,其電荷線密度為λ,在桿的延長(zhǎng)線上到桿的一端距離為d

的P點(diǎn)處,有一電量為q0

的點(diǎn)電荷。求: