电磁学第一章真空中静电场的场强PPT讲稿.ppt
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1、电磁学第一章真空中静电场的场强1第1页,共53页,编辑于2022年,星期日 电电 磁磁 学学 (Electromagnetism)电磁学研究的是电磁学研究的是电磁现象电磁现象 电场和磁场的相互联系;电场和磁场的相互联系;电磁场对电荷、电流的作用;电磁场对电荷、电流的作用;电磁场对物质的各种效应电磁场对物质的各种效应。的的基本概念基本概念和和基本规律:基本规律:电荷、电流产生电场和电荷、电流产生电场和磁场的规律;磁场的规律;2第2页,共53页,编辑于2022年,星期日 处理电磁学问题的基本观点和方法处理电磁学问题的基本观点和方法着眼于场的分布着眼于场的分布(一般)(一般)归纳归纳假设假设 电磁学
2、的教学内容电磁学的教学内容:静电学(真空、介质、导体)静电学(真空、介质、导体)稳恒电流稳恒电流 稳恒电流的磁场稳恒电流的磁场(真空、介质)(真空、介质)电磁感应电磁感应 电磁场与电磁波电磁场与电磁波 对象:对象:弥散于空间的电磁场,弥散于空间的电磁场,方法:方法:观点:观点:电磁作用是电磁作用是“场场”的作用的作用基本实验规律基本实验规律综合的普遍规律综合的普遍规律(特殊)(特殊)(近距作用)(近距作用)3第3页,共53页,编辑于2022年,星期日第一章第一章(Intensity of Electrostatic Field in Vacuum)真空中静电场的场强真空中静电场的场强 静电场静
3、电场 相对相对观测者观测者静止的电荷产生的电场静止的电荷产生的电场4第4页,共53页,编辑于2022年,星期日1.1 电荷、电荷守恒定律电荷、电荷守恒定律1.2 库仑定律库仑定律1.3 电场和电场强度电场和电场强度1.4 叠加法求场强叠加法求场强1.5 电场线和电通量电场线和电通量 1.6 高斯定理高斯定理1.7 高斯定理应用举例高斯定理应用举例本章目录本章目录5第5页,共53页,编辑于2022年,星期日 1.1 电荷、电荷守恒定律电荷、电荷守恒定律(electric charge,charge conservation law)自学书自学书 P3 P7 第第1.1节,要着重搞清:节,要着重搞
4、清:电荷的量子性和电荷连续分布的概念电荷的量子性和电荷连续分布的概念 点电荷的概念点电荷的概念 电荷守恒定律电荷守恒定律 电荷的相对论不变性电荷的相对论不变性6第6页,共53页,编辑于2022年,星期日1.2 库仑定律库仑定律(Coulomb s law)实验定出:实验定出:k=8.9880 10 9 Nm2/C2国际单位制(国际单位制(SI)中:)中:q 库仑(库仑(C),),F牛顿(牛顿(N),r 米(米(m)F21F12r21 q2q1 演示演示静电跳球静电跳球(KD004)静电摆球静电摆球(KD005)7第7页,共53页,编辑于2022年,星期日 库仑定律库仑定律适用的条件:适用的条件
5、:真空中点电荷间的相互作用真空中点电荷间的相互作用 施力电荷对观测者静止(受力电荷可运动)施力电荷对观测者静止(受力电荷可运动)0 真空介电常量真空介电常量 (dielectric constant 有理化:有理化:引入常量引入常量 0,有:有:有理化后的库有理化后的库仑定律:仑定律:令令 of vacuum)8第8页,共53页,编辑于2022年,星期日 1.3 电场和电场强度电场和电场强度(electric field and electric field intensity)演示演示 电场激发日光灯起辉电场激发日光灯起辉(KD012)电荷电荷qA电荷电荷qB电场电场电场强度电场强度q0 静
6、止静止的检验(点)电荷的检验(点)电荷 检验电荷受的电场力检验电荷受的电场力则点电荷系的总场强:则点电荷系的总场强:为点电荷系中的第为点电荷系中的第i个电荷个电荷单独存在时单独存在时若若在场点的电场强度,在场点的电场强度,场强叠加原理场强叠加原理(Superposition principle of electric field intensity)9第9页,共53页,编辑于2022年,星期日1.4 叠加法求场强叠加法求场强一一.点电荷的场强点电荷的场强(intensity of point charge)由库仑定律和电场由库仑定律和电场“源源”点电荷点电荷场点场点q PrE(相对观测者静止)
7、(相对观测者静止)点电荷电场强度分布的特点:点电荷电场强度分布的特点:强度定义给出:强度定义给出:10第10页,共53页,编辑于2022年,星期日q1qiq2EEi Pri 点电荷点电荷qi 的场强:的场强:由叠加原理,由叠加原理,点电荷系的点电荷系的二二.点电荷系的场强点电荷系的场强总场强:总场强:点电荷系点电荷系11第11页,共53页,编辑于2022年,星期日1.电偶极子电偶极子(electric dipole)的场强的场强电偶极子:电偶极子:P r l-ql+q点电荷所组成的电荷系点电荷所组成的电荷系一对靠得很近的等量异号的一对靠得很近的等量异号的电偶极子是个电偶极子是个相对的概念,相对
8、的概念,它也是一种实际的物理它也是一种实际的物理模型模型(如有极分子)(如有极分子)。12第12页,共53页,编辑于2022年,星期日(1)轴线上的场强)轴线上的场强 r l 时:时:-q+q ro PEE+E-l=l er13第13页,共53页,编辑于2022年,星期日称为称为电偶极矩电偶极矩(electric dipole moment)-q+q rol=l er PE这表明电偶极子的这表明电偶极子的 q 和和 是作为一个整体是作为一个整体影响它在远处的电场的。影响它在远处的电场的。令令则则14第14页,共53页,编辑于2022年,星期日(2)中垂线上的场强)中垂线上的场强roPE+-qE
9、E-p+q电偶极子场强分布的的特点:电偶极子场强分布的的特点:由书由书 P17 18 例例1.3,有:,有:15第15页,共53页,编辑于2022年,星期日(3)一般情况)一般情况E E qE-q+qpPr16第16页,共53页,编辑于2022年,星期日(4)电偶极子在均匀电场中所受的力矩)电偶极子在均匀电场中所受的力矩F+F-E p17第17页,共53页,编辑于2022年,星期日*2.电四极子电四极子(electric quadrupole)的场强的场强偶极子是偶极子是 q 有微小位移而得到的;有微小位移而得到的;四极子是四极子是 有微小位移而得到的:有微小位移而得到的:-q+q-+q-q+
10、q-q+q-q+q-q位位移移+q-q-或或位位移移-q+q-18第18页,共53页,编辑于2022年,星期日*3.任意点电荷系的场强:任意点电荷系的场强:piq2qiq1qn放放 qi电偶极子的电场起主要作用,电偶极子的电场起主要作用,电四极子的电场起主要作用,电四极子的电场起主要作用,点电荷电场为主,点电荷电场为主,则在远离电荷则在远离电荷则在远离电荷系处,则在远离电荷系处,则在远离则在远离电荷系处,电荷系处,O r P(距离(距离r 电荷系线度),电荷系线度),系处系处若若若若19第19页,共53页,编辑于2022年,星期日riq2qiq1qnO Prri 实际上,点电荷系在远处的场强可
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