静电场12 (2).ppt

《静电场12 (2).ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《静电场12 (2).ppt（29页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、小测试：小测试：介子寿命为介子寿命为2.5 10-8s,以以 v=0.99C 的速度的速度 相对实验室直线运动相对实验室直线运动,求在实验室看求在实验室看 介子介子 运动的距离？（要求，用洛伦兹变换求解）运动的距离？（要求，用洛伦兹变换求解）16洛仑兹变换：洛仑兹变换：第二篇第二篇本篇内容本篇内容第第 6 章章 静电场静电场 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质第第7章章 稳恒磁场稳恒磁场 介质中的磁性介质中的磁性第第8章章 电磁感应电磁感应 麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组 第六章第六章 静电场静电场一、电荷一、电荷1.什么是电荷？什么是电荷？电荷是物质电荷是物质的基本属性的基本属性电荷

2、电荷2.电荷是量子化的电荷是量子化的(charge quantization)量子化量子化：某物理量的值不是连续的，可取值而只能：某物理量的值不是连续的，可取值而只能 取一些分立值。取一些分立值。自然界物体所带电荷：自然界物体所带电荷：e=1.602 10-19Cn=1、2、3注注：在宏观电磁现象中电荷的不连续性表现不出来：在宏观电磁现象中电荷的不连续性表现不出来 电电相互作用的本领相互作用的本领1906-19171906-1917年，密立根用液滴法从实验上年，密立根用液滴法从实验上证明了微小粒子带电量的变化不连续。证明了微小粒子带电量的变化不连续。1电荷电荷 只有两种只有两种q=ne电荷量子

3、电荷量子3.电量电量是相对论不变量是相对论不变量4.电荷遵从守恒定律电荷遵从守恒定律 (law of conservation of charge)电荷守恒定律的表述：电荷守恒定律的表述：在一个和外界没有电荷交换的系统内，正负在一个和外界没有电荷交换的系统内，正负电荷的代数和在任何物理过程中保持不变。电荷的代数和在任何物理过程中保持不变。电荷守恒定律是物理学中电荷守恒定律是物理学中普遍的普遍的基本定律。基本定律。2电子加速到电子加速到0.9999999997m=4.0825104 mo但是电子的电量但是电子的电量:q=e=1.602 10-19C保持不变保持不变1.库仑定律库仑定律 （1785

4、1785年，库仑通过扭称实验得到年，库仑通过扭称实验得到）q1q2电荷电荷2受电荷受电荷1的力：的力：从电荷从电荷1指向电荷指向电荷2！q1q2电荷电荷1受电荷受电荷2的力：的力：3二、库仑定律二、库仑定律理想模型理想模型在真空中两个点电荷在真空中两个点电荷q1,q2之间的相互作用力为：之间的相互作用力为：真空中的真空中的介电常量介电常量国际单位制中：国际单位制中：2库仑定律只适用两个库仑定律只适用两个静止点电荷静止点电荷当当q1、q2 同号同号,为排斥力为排斥力当当q1、q2 异号异号,为吸引力为吸引力3若若q1、q2在介质中，介电常量在介质中，介电常量 =r o；空气中空气中：o 说明：说

5、明：54基本实验规律基本实验规律在宏观，微观领域都适用！在宏观，微观领域都适用！q1q2q1q21遵从牛顿第三定律遵从牛顿第三定律2.电力叠加原理电力叠加原理实验证明：多个点电荷存在时，任意一个点电荷实验证明：多个点电荷存在时，任意一个点电荷 受的静电力等于其它各个点电荷单独受的静电力等于其它各个点电荷单独 存在时对它的作用力的矢量和。存在时对它的作用力的矢量和。q1qoq2q3qn库仑定律库仑定律电力叠加原理电力叠加原理6是静止电荷相互作用是静止电荷相互作用 的基本定律的基本定律即：即：三、静电场、电场强度三、静电场、电场强度1.电场电场库仑力如何传递？库仑力如何传递？近距作用近距作用:超距

6、作用超距作用:近代物理学证明：近代物理学证明：电场电场电荷电荷q1F12F21电场的基本性质：电场的基本性质：相对观察者静止的电荷激发的电场。相对观察者静止的电荷激发的电场。特点：特点：7静电场与电荷相伴而生。静电场与电荷相伴而生。是电磁场的一种特殊形式是电磁场的一种特殊形式静电场静电场：1 对放其内的任何电荷都有作用力；对放其内的任何电荷都有作用力；2 电场力对移动电荷作功电场力对移动电荷作功如如“万有引力万有引力”“以太以太”不不存在存在!静静电场具有能量。电场具有能量。3o电场电场对导体产生静电感应现象。对导体产生静电感应现象。对绝缘体（介质）对绝缘体（介质）产生极化现象。产生极化现象。

7、电荷电荷q22.电场强度矢量电场强度矢量 E(1)E 的的定义：定义：（qO是很小的实验电荷是很小的实验电荷）单位：单位：N/C(牛顿牛顿/库仑库仑)或或 V/m(伏特伏特/米米)大小等于单位正电荷在该处受力大小大小等于单位正电荷在该处受力大小.方向为单位正电荷在该处受力方向方向为单位正电荷在该处受力方向.一般地一般地:电场空间不同点的场强电场空间不同点的场强 E 大小方向都大小方向都不同不同。若场中各点的若场中各点的E 大小方向都大小方向都相同相同均匀电场均匀电场8(2)E 的的计算：计算：a.带电粒子的电场带电粒子的电场+xyzqqoP求一带电求一带电 位于原点处的粒子的电场位于原点处的粒

8、子的电场E。q在任意点在任意点P放入一点电荷放入一点电荷qo根据库仑定律根据库仑定律 受力：受力：qoP点处的场强：点处的场强：0q x)则：则：+-方向沿径向向外方向沿径向向外.柱对称电场！柱对称电场！16若令若令 x=r，方向沿径向向内方向沿径向向内.xr.Pyo讨论讨论例例4.一无限大带电平面，面电荷密度一无限大带电平面，面电荷密度，求求 其电场分布。其电场分布。yx.P解：解：平面可看成无数条宽为平面可看成无数条宽为dy 的的细线组成细线组成每个每个dy 在在P点点产生的场为产生的场为由对称性：由对称性：方向垂直平面！方向垂直平面！r+17均匀场均匀场E=0E=018讨论：讨论：yx.

9、Pr例例5.求一均匀带电圆环轴线上的电场强度求一均匀带电圆环轴线上的电场强度E=？解：解：在圆环上任取电荷元在圆环上任取电荷元dq由对称性知由对称性知P已知：圆环半径为已知：圆环半径为R，带电量为带电量为Q。xyzo若：若：点电荷点电荷19方向沿方向沿 x轴正向轴正向P.例例6.无限大均匀带电平面中间有一圆孔，无限大均匀带电平面中间有一圆孔，求轴上求轴上 =？两种方法两种方法圆环圆环相减法相减法例例7.均匀带电球面，求轴上均匀带电球面，求轴上 =？关键：圆环宽度关键：圆环宽度圆环电量：圆环电量：20P.无限大带电平面无限大带电平面 带电圆盘带电圆盘静电场的形象描述静电场的形象描述电场线上每点切

10、线的方向表示该点场强的方向。电场线上每点切线的方向表示该点场强的方向。+qq一系列曲线一系列曲线四、静电场的高斯定理四、静电场的高斯定理 1.电场线电场线（E线线）21规定：规定：=E（也称电场线密度）也称电场线密度）电场中任意一点处，通过该处垂电场中任意一点处，通过该处垂直于的直于的 单位面积上电场线根数单位面积上电场线根数222.电通量电通量定义定义：通过电场中任一给定面的电场线总根数，：通过电场中任一给定面的电场线总根数，就是该面的电通量就是该面的电通量 E。（1）E为均匀场为均匀场1o 设场中有一平面设场中有一平面S，该面的电通量：该面的电通量：E=S E2o E=SEcos SSn2

11、3（2）E 为非均匀场为非均匀场曲面曲面S上上,各点的各点的 E 大小方向均不同大小方向均不同取面积元取面积元dS，其上的电通量：其上的电通量：S面上的总通量：面上的总通量：当当S为闭合曲面时：为闭合曲面时：对闭合面的法线方向规定：对闭合面的法线方向规定：自内向外为法线的自内向外为法线的正正方向方向 E 线从曲面内向外穿出线从曲面内向外穿出而从曲面外向内穿进而从曲面外向内穿进 E的单位：的单位：dSS24是标量。是标量。2 引入电场线，只是为了形象理解电场引入电场线，只是为了形象理解电场E，实际上实际上 E 是连续分布于空间。是连续分布于空间。说明：说明：125dSS3.真空中静电场的高斯定理真空中静电场的高斯定理静电场的基本规律之一静电场的基本规律之一（1）高斯定理）高斯定理通过任意闭合通过任意闭合曲面曲面S的电通量的电通量 S面包围的面包围的电荷的代数和电荷的代数和即：即：26 内内作业作业:6章章 T1-T3