高二物理竞赛第六章真空中的静电场课件.ppt

第六章 真空中的静电场,1.电荷的基本性质,(1) 电荷有正负之分；同性相斥，异性相吸.,(2) 电荷量子化:,1906-1917年，密立根用液滴法首先从实验上证明了，微小粒子带电量的变化不连续。,基本电荷量,物体带电量,说明,当物体带电量较多时，如宏观带电体，电量可以按连续量处理。,一、电荷 电荷守恒定律,6-1 库仑定律,2. 电荷守恒定律,内容：电荷既不能被创造，也不能被消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体一部分转移到另一部分；也就是说，一个与外界没有电荷交换的系统内，电荷代数和保持不变。,二、库仑定律,点电荷：具体问题中，当带电体的形状和大小可忽略不计时，可把它抽象成一个点。,实验表明:在真空中两个静止点电荷之间的静电作用力与这两个点电荷所带电量的乘积成正比,与它们之间的距离的平方成反比;作用力的方向沿着它们连线的方向。同性电荷相排斥，异性电荷相吸引。,单位制的有理化:,三、库仑力叠加,当研究对象包括多个电荷时，电相互作用满足力的叠加原理：,点电荷 受点电荷 的共同作用,所受到的力为：,一、电场和电场强度,1. 电场,静电场：相对于观测者静止的电荷在其周围空间所产生的电场。,6.2 电场强度,静电场的重要性质:(1)对处在电场中的带电体施加作用力。(2)当带电体在电场中移动时，电场力就对它做功。,2. 电场强度,单位：,与有关，但比值 与本身无关，而仅仅与试探电荷所在点处的电场性质有关。,定义：,意义：电场中某处场强的大小等于该处单位电荷所受力的大小，场强的方向就是正电荷在该处所受的电场力的方向。, 描述场中各点电场强弱的物理量,二.电场强度的叠加原理,由力的叠加原理得 所受合力,故 处总电场强度,电场强度的叠加原理:,将试验电荷放入点电荷系产生的场中,三.电场强度的计算,1.点电荷的场强,根据库仑定律和场强的定义,思考,由点电荷场强公式,如上图所示,是否有,此时Q不能视为点电荷!,2.点电荷系的场强,由场强叠加原理,电场中任一点的电场强度等于各个点电荷单独存在时在该点各自产生的场强的矢量和.,3.任意带电体的场强,若带电体为电荷连续分布的，如图示, 体电荷分布, 面电荷分布, 线电荷分布,求任意带电体的场强解题步骤:,1.取点电荷,3.建立坐标系:,方向:,解求电偶极子臂延长线上的场强分布,若P点离电偶极子中心O点很远,即,电偶极子中垂面上的场强分布,比较、 可知，在r 相同情况下，,例2 .求均匀带电圆环轴线上的场强分布。设圆半径为a，带电荷总量为Q,解,特例：,例3. 求均匀带电圆盘轴线上的场强分布。设圆环半径为 ，面电荷密度为 。,解,特例：,（无限大均匀带电平面）,(点电荷),例4.均匀带电直线的电场：设有一长L的均匀带电的细棒，总电量为Q，某点P离开细棒的垂直距离为a，P点与细棒两端的连线跟细棒的夹角为1、2，见图，求P点的场强。,解：,将以上分别积分得,若均匀带电直线向两端无限伸长，则,