1、電荷電場強度第1頁，共27頁，2022年，5月20日，7點20分，星期五1 什么是電磁學電磁運動是物質的一種基本運動形式。電磁學是研究電磁運動及其規律的物理學分支。2 內容電荷、電流產生電場和磁場的規律； 電場和磁場的相互作用； 電磁場對電流、電荷的作用； 電磁場中物質的各種性質。 3 意義在現代物理學中的地位是非常重要的。深入認識物質結構。是學習電工學、無線電電子學、自動控制、計算機技術等學科的基礎。第2頁，共27頁，2022年，5月20日，7點20分，星期五研究真空中靜電場的基本特性： 靜電場的基本定律：庫侖定律、疊加原理 靜電場的基本定理：高斯定理、環路定理 描述靜電場的物理量：電場強度

2、、電勢 靜電場對電荷的作用第6章 靜電場 Static Electric Field第3頁，共27頁，2022年，5月20日，7點20分，星期五6.1 電荷的量子化 電荷守恒定律1 電荷量子化 1913年, 密立根()用液滴法從實驗中測出所有電子都具有相同的電荷, 而且帶電體的電荷是電子電荷的整數倍. 電荷的這種只能取離散的、不連續的量值的性質, 叫做電荷的量子化. 電子的電荷e稱為基元電荷, 或電荷量子.1986年國際推薦值：e = 1.60217733(49)10-19 C近似值: e = 1.60210-19 C電荷是物質的一種屬性。第4頁，共27頁，2022年，5月20日，7點20分，

3、星期五電荷守恒定律適用于一切宏觀和微觀過程(例如核反應和基本粒子過程)，是物理學中普遍的基本定律之一。3 電荷守恒定律在孤立系統中, 不管系統中的電荷如何遷移, 系統電荷的代數和保持不變.電荷守恒定律2 電荷的相對論不變性在不同的參照系內觀察, 同一個帶電粒子的電量不變. 第5頁，共27頁，2022年，5月20日，7點20分，星期五6.2 庫侖定律庫侖 (Charlse-Augustin de Coulomb 1736 1806)1773年提出的計算物體上應力和應變分布情況的方法, 是結構工程的理論基礎。1779年對摩擦力進行分析, 提出有關潤滑劑的科學理論。1785-1789年, 用扭秤測量

4、靜電力和磁力,導出著名的庫侖定律。他還通過對滾動和滑動摩擦的實驗研究,得出摩擦定律。庫侖法國物理學家第6頁，共27頁，2022年，5月20日，7點20分，星期五1 庫侖定律 1785年0=8.8510-12C2N-1m-2 真空中的電容率或介電常數.O同號電荷O異號電荷第7頁，共27頁，2022年，5月20日，7點20分，星期五庫侖定律僅適用于點電荷間的相互作用，距離在10-17107m范圍時，極為準確。2 庫侖力的疊加原理庫侖力符合牛頓第三定律:點電荷:只有電量而無幾何形狀與大小的帶電體.條 件:帶電體本身的線度0時,與電場力的方向一致。電荷q在電場E中受到的的電場力3 電場力第10頁，共2

5、7頁，2022年，5月20日，7點20分，星期五Q三 點電荷電場強度點電荷Q的電場中, 試驗電荷q0受到的電場力為點電荷場強公式特點：(1) 是非均勻電場；(2) 具有球對稱性。Q-由場源指向場點第11頁，共27頁，2022年，5月20日，7點20分，星期五四 電場強度的疊加原理1 點電荷系的電場 電荷離散分布在點電荷系Q1,Q2,Qn 的電場中，試驗電荷q0受到的作用力為P點的電場強度點電荷系電場中某點的場強等于各個點電荷單獨存在時在該點場強的矢量和。疊加原理Q1Qiq0P第12頁，共27頁，2022年，5月20日，7點20分，星期五2 連續帶電體的場強 電荷連續分布+dq將帶電區域分成許多

6、電荷元dq電荷體分布，dq=dV電荷面分布，dq=dS電荷線分布，dq=dl體密度面密度線密度dE第13頁，共27頁，2022年，5月20日，7點20分，星期五4 電場強度的計算方法離散型連續型步驟如下：任取電荷元dq，寫出dq在待求點的場強的表達式；選取適當的坐標系，將場強的表達式分解為標量表示式；進行積分計算；寫出總的電場強度的矢量表達式，或求出電場強度的大小和方向；在計算過程中，要注意根據對稱性來簡化計算過程。第14頁，共27頁，2022年，5月20日，7點20分，星期五求均勻帶電細棒外一點的場強。設棒長為l ，帶電量q，電荷線密度為。解：例題1建如圖所示坐標系, P點坐標為（x，0），

7、dq=dy； 取電荷元dq ；將 投影到坐標軸上確定dq在場點P處形成的元場強 ,方向如圖P大小為第15頁，共27頁，2022年，5月20日，7點20分，星期五 統一變量（r、y 是變量）選 作為積分變量, 利用幾何關系 疊加第16頁，共27頁，2022年，5月20日，7點20分，星期五: 場源到場點的連線與+y軸夾角第17頁，共27頁，2022年，5月20日，7點20分，星期五中垂線上一點的場強由對稱性，Ey= 0則若 xR時，方向在 x 軸上，正負由q 的正負決定。 此時帶電圓環可看作點電荷.由對稱性可知，P點場強只有x 分量q第20頁，共27頁，2022年，5月20日，7點20分，星期五

8、求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：例題3將帶電圓盤可看成許多同心圓環 組成，取一半徑為 r ，寬度為dr 的細圓環帶電量第21頁，共27頁，2022年，5月20日，7點20分，星期五相當于均勻無限大帶電平面附近的電場，場強垂直于板面，正負由電荷的符號決定。當當用泰勒級數展開帶電圓平面相當于點電荷。討論x第22頁，共27頁，2022年，5月20日，7點20分，星期五兩塊無限大均勻帶電平面，已知電荷面密度為，計算場強分布。解：例題4由場強疊加原理兩板之間：兩板之外： E = 0. 第23頁，共27頁，2022年，5月20日，7點20分，星期五一無限大均勻帶電平面

9、上有一半徑為R 的圓形小孔。求通過圓孔中心軸線上一點的場強。解：例題5補償法看成均勻帶電 的無限大平面與均勻帶電 半徑為R 的圓形平面的電場疊加。微元法：RrdrIts your turn to have it done after class. 第24頁，共27頁，2022年，5月20日，7點20分，星期五求一段均勻帶電圓弧所在圓心上的場強。設圓弧對應的圓心角為。解：例題6取 dq =dl如圖示由對稱性，合場強僅有沿對稱軸方向的分量。取對稱軸第25頁，共27頁，2022年，5月20日，7點20分，星期五求均勻帶電半球面()所在圓心上的場強。解：例題7取微元環面0，則沿 x 軸負向，否則正向。第26頁，共