第三篇靜電場(chǎng)庫侖演示文稿

第三篇靜電場(chǎng)庫侖演示文稿當(dāng)前第1頁\共有25頁\編于星期六\15點(diǎn)優(yōu)選第三篇靜電場(chǎng)庫侖當(dāng)前第2頁\共有25頁\編于星期六\15點(diǎn)內(nèi)容：一.靜電場(chǎng)及基本性質(zhì)二.穩(wěn)恒電流的電場(chǎng)、磁場(chǎng)及基本性質(zhì)三.電磁感應(yīng)現(xiàn)象及規(guī)律四.Maxwell電磁場(chǎng)方程組

電磁場(chǎng)的統(tǒng)一性物質(zhì)性相對(duì)性

電磁場(chǎng)量的相對(duì)論變換五.引力場(chǎng)思路：實(shí)驗(yàn)規(guī)律場(chǎng)的性質(zhì)場(chǎng)與物質(zhì)的相互作用當(dāng)前第3頁\共有25頁\編于星期六\15點(diǎn)

1.對(duì)電荷的基本認(rèn)識(shí)

兩種電荷量子化(chargequantization)1906-1917年，密立根用液滴法首先從實(shí)驗(yàn)上證明了，微小粒子帶電量的變化不連續(xù)。

第一章真空中的靜電場(chǎng)

Electrostaticfield§1庫侖定律一.電荷守恒定律當(dāng)前第4頁\共有25頁\編于星期六\15點(diǎn)電荷守恒定律的表述：在一個(gè)和外界沒有電荷交換的系統(tǒng)內(nèi)，正負(fù)電荷的代數(shù)和在任何物理過程中保持不變。電荷守恒定律是物理學(xué)中普遍的基本定律電量是相對(duì)論不變量電荷守恒定律(lawofconservationofcharge)討論當(dāng)前第5頁\共有25頁\編于星期六\15點(diǎn)二.庫侖定律(CoulombLaw)

1785年，庫侖通過扭稱實(shí)驗(yàn)得到。1.表述在真空中，兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力大小，與它們的電量的乘積成正比，與它們之間距離的平方成反比；作用力的方向沿著它們的聯(lián)線，同號(hào)電荷相斥，異號(hào)電荷相吸。當(dāng)前第6頁\共有25頁\編于星期六\15點(diǎn)電荷2受電荷1的力從電荷1指向電荷2若表示電荷1受電荷2的力表達(dá)式仍為但從電荷2指向電荷1當(dāng)前第7頁\共有25頁\編于星期六\15點(diǎn)2.K的取值一般情況下物理上處理K的方式有兩種：1)如果關(guān)系式中除K以外，其它物理量的單位已經(jīng)確定那么只能由實(shí)驗(yàn)來確定K

值

K是具有量綱的量如萬有引力定律中的引力常量G就是有量綱的量

2)如果關(guān)系式中還有別的量尚未確定單位則令就K=1(如牛頓第二定律中的K)當(dāng)前第8頁\共有25頁\編于星期六\15點(diǎn)第二種高斯制中電量的單位尚未確定

令

K=13.SI中庫侖定律的常用形式令有理化庫侖定律(兩種)第一種國際單位制中真空介電常量真空電容率當(dāng)前第9頁\共有25頁\編于星期六\15點(diǎn)1)基本實(shí)驗(yàn)規(guī)律宏觀微觀適用2)點(diǎn)電荷理想模型三.電力疊加原理施力受力?討論當(dāng)前第10頁\共有25頁\編于星期六\15點(diǎn)§2電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度早期：電磁理論是超距作用理論后來:法拉第提出近距作用并提出力線和場(chǎng)的概念一.電場(chǎng)(electricfield)

電荷周圍存在電場(chǎng)。1.電場(chǎng)的基本性質(zhì)對(duì)放其內(nèi)的任何電荷都有作用力電場(chǎng)力對(duì)移動(dòng)電荷作功當(dāng)前第11頁\共有25頁\編于星期六\15點(diǎn)2.靜電場(chǎng)

相對(duì)于觀察者靜止的電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)是電磁場(chǎng)的一種特殊形式二.電場(chǎng)強(qiáng)度(electricfieldstrength)空間帶電體電量為描述場(chǎng)中各點(diǎn)電場(chǎng)的強(qiáng)弱的物理量是電場(chǎng)強(qiáng)度當(dāng)前第12頁\共有25頁\編于星期六\15點(diǎn)試驗(yàn)電荷條件電量充分地小線度足夠地小試驗(yàn)電荷放到場(chǎng)點(diǎn)P處，試驗(yàn)電荷受力為試驗(yàn)表明：確定場(chǎng)點(diǎn)比值與試驗(yàn)電荷無關(guān)電場(chǎng)強(qiáng)度定義當(dāng)前第13頁\共有25頁\編于星期六\15點(diǎn)討論矢量場(chǎng)量綱國際單位制單位或點(diǎn)電荷在外場(chǎng)中受的電場(chǎng)力當(dāng)前第14頁\共有25頁\編于星期六\15點(diǎn)三.電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算1.點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式根據(jù)庫侖定律和場(chǎng)強(qiáng)的定義球?qū)ΨQ由庫侖定律由場(chǎng)強(qiáng)定義討論從源電荷指向場(chǎng)點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向正電荷受力方向由上述兩式得當(dāng)前第15頁\共有25頁\編于星期六\15點(diǎn)2.場(chǎng)強(qiáng)疊加原理任意帶電體的場(chǎng)強(qiáng)如果帶電體由n個(gè)點(diǎn)電荷組成，如圖由電力疊加原理由場(chǎng)強(qiáng)定義整理后得或根據(jù)電力疊加原理和場(chǎng)強(qiáng)定義當(dāng)前第16頁\共有25頁\編于星期六\15點(diǎn)若帶電體可看作是電荷連續(xù)分布的，如圖示把帶電體看作是由許多個(gè)電荷元組成，然后利用場(chǎng)強(qiáng)疊加原理。P電荷密度體電荷密度面電荷密度線電荷密度當(dāng)前第17頁\共有25頁\編于星期六\15點(diǎn)例1電偶極子的場(chǎng)首先看一對(duì)等量異號(hào)電荷相距一般方法點(diǎn)電荷場(chǎng)疊加當(dāng)前第18頁\共有25頁\編于星期六\15點(diǎn)若從電荷連線的中點(diǎn)向場(chǎng)點(diǎn)P畫一位矢若>>則這一對(duì)等量異號(hào)電荷稱為電偶極子(electricdipole)電偶極矩(electricmoment)電偶極子當(dāng)前第19頁\共有25頁\編于星期六\15點(diǎn)討論特殊情況連線上，正電荷右側(cè)一點(diǎn)P的場(chǎng)強(qiáng)垂直連線上的一點(diǎn)當(dāng)前第20頁\共有25頁\編于星期六\15點(diǎn)的推導(dǎo)從出發(fā)由圖當(dāng)前第21頁\共有25頁\編于星期六\15點(diǎn)當(dāng)前第22頁\共有25頁\編于星期六\15點(diǎn)電荷線密度為求：如圖所示點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度解：在坐標(biāo)x處取一個(gè)電荷元dq該點(diǎn)電荷在p

點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向如圖所示大小為各電荷元在p點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向一致場(chǎng)強(qiáng)大小直接相加例2長(zhǎng)