大學(xué)物理靜電場電場強(qiáng)度課件

16.2電場電場強(qiáng)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(zhì)性a.對電場中的帶電體施以力的作用。(表明電場具有動量)16.2電場電場強(qiáng)度一、電場1.2b.當(dāng)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(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(zhì)。(表明電場具有能量)(以有限的速度傳播)2b.當(dāng)帶電體在電場中移動時,電場力作功。c.變化的電3二、電場強(qiáng)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)。3二、電場強(qiáng)度2.將正檢驗電荷q0放在電場中的不同4單位正電荷在電場中某點所受到的電場力。定義電場強(qiáng)度

電場中某點的電場強(qiáng)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4單位正電荷在電場中某點所受到的電場力。定義電場強(qiáng)度52.電場強(qiáng)度與檢驗電荷無關(guān),反映電場本身的性質(zhì)。單位:N/C(SI)1.電場強(qiáng)度是描述電場的力的性質(zhì)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52.電場強(qiáng)度與檢驗電荷無關(guān),反映電場本身6幾種帶電體的電場6幾種帶電體的電場7三、電場強(qiáng)度疊加原理1.點電荷的電場強(qiáng)度正電荷負(fù)電荷O場源7三、電場強(qiáng)度疊加原理1.點電荷的電場強(qiáng)度正電荷負(fù)電荷82.電場場強(qiáng)的疊加原理點電荷系

點電荷系在某點P產(chǎn)生的電場強(qiáng)度等于各點電荷單獨在該點產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的矢量和。82.電場場強(qiáng)的疊加原理點電荷系點電荷93.任意帶電體（連續(xù)帶電體）的場強(qiáng)

將帶電體分成很多元電荷

dq

,求出它在任意場點p

的場強(qiáng)對場源求積分,可得總場強(qiáng)帶電體電荷分為線分布、面分布和體分布。p＋＋＋＋＋＋＋＋93.任意帶電體（連續(xù)帶電體）的場強(qiáng)將10體電荷分布帶電體的場強(qiáng)面電荷分布帶電體的場強(qiáng)線電荷分布帶電體的場強(qiáng)電荷的體密度電荷的面密度電荷的線密度10體電荷分布帶電體的場強(qiáng)面電荷分布帶電體的場強(qiáng)線電荷分布帶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(qiáng)方向沿x

軸正向。

-q0+qAx11例1、求電偶極子的電場兩個等量異號電荷12

因為x>>l

，有

-q

0

+q

Ax12因為x>>l，有-q013

電偶極子延長線上一點的場強(qiáng)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

?；?q+q13電偶極子延長線上一點的場強(qiáng)與電偶極子電矩14(2)在中垂線上距離中心較遠(yuǎn)處一點的場強(qiáng)14(2)在中垂線上距離中心較遠(yuǎn)處一點的場強(qiáng)15

場強(qiáng)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。15場強(qiáng)與電矩成正比,與該點離中心的距離的三16例2、電偶極子在均勻電場中受到的力偶矩。解在勻強(qiáng)電場中電偶極子的電荷受力相對于O點的力矩大小：或16例2、電偶極子在均勻電場中受到的力偶矩。解在勻強(qiáng)電場中17(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17(1)力偶矩最大。(電偶極子處于穩(wěn)定平衡）力偶矩為零。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(xì)圓環(huán)，半徑為，所帶總電量為(設(shè)），求圓環(huán)軸線上任一點的場強(qiáng)。xpRr18分析：在圓環(huán)不同位置區(qū)取不同電荷元時，在P點產(chǎn)生的電場方所以，由對稱性當(dāng)dq

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

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⊥P21(1)當(dāng)x=0時，即在圓環(huán)中心處(2)若x22例4、均勻帶電圓盤軸線上一點的場強(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：p22例4、均勻帶電圓盤軸線上一點的場強(qiáng)。設(shè)圓盤帶電量為q23(1)當(dāng)R>>x

，可視為無限大平板。++++++++

電場強(qiáng)度垂直帶電平面討論23(1)當(dāng)R>>x，可視為無限大平板。+++++++24E1E2(2)E1E1E2E2(3)補(bǔ)償法pxO

-24E1E2(2)E1E1E2E2(3)補(bǔ)償法pxO-25x

0求在空間一點P產(chǎn)生的電場強(qiáng)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aPy

2

1dyydqr

25x0求在空間一點P產(chǎn)生的電場強(qiáng)度。（P點到桿的垂直26由幾何關(guān)系

x

0aPy

2

1dyydqr

26由幾何關(guān)系x0aPy21dyydqr27無限長帶電直線討論a

Pyx0

2

127無限長帶電直線討論aPyx02128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(dǎo)線為a。求它們之間的相互作用力。a四、由電場強(qiáng)度求力28例6如圖，一均勻帶電的無限長直線段，電荷線密度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(qiáng)a29dq受到的電場力各電荷元所受力的方向相同，故解30ldPq0xyo例7一均勻帶電細(xì)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:1.

點電荷所受電場力;