靜電場1PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1靜電場靜電場1 3、9月月8日日(周一周一) 12:00 15:00以以自然班自然班為單位，由班長負(fù)責(zé)為單位，由班長負(fù)責(zé)帶好帶好第二課堂報名表及第二課堂報名表及50元元/人人的聽課費的聽課費前往實驗六樓前往實驗六樓(理學(xué)院理學(xué)院)114室報名室報名, 并領(lǐng)取聽課證和上課資料并領(lǐng)取聽課證和上課資料.答疑和第二課堂報名通知：答疑和第二課堂報名通知： 二、第二課堂安排二、第二課堂安排 一、大學(xué)物理答疑安排一、大學(xué)物理答疑安排: 時間時間: 周日晚上周日晚上6:008:30 (從從9月月21日起日起) 地點地點: A教學(xué)樓二樓教師休息室教學(xué)樓二樓教師休息室 2、請請自然班自然班班長今天下課后班

2、長今天下課后, 到到AB教學(xué)樓之間領(lǐng)取第二教學(xué)樓之間領(lǐng)取第二課堂報名表課堂報名表, 請需要參加的同學(xué)也及時主動和班長聯(lián)系。請需要參加的同學(xué)也及時主動和班長聯(lián)系。 1、開設(shè)窗口：、開設(shè)窗口：周日周日周四周四A、B、CA、B注：注：1、收費標(biāo)準(zhǔn)：、收費標(biāo)準(zhǔn)：50元元/人人(包括資料包括資料自測練習(xí)自測練習(xí))2、A基礎(chǔ)班、基礎(chǔ)班、B普通班、普通班、C提高班提高班3、上課時間：、上課時間： 晚上晚上 6:308:00第1頁/共21頁教學(xué)進度教學(xué)進度第一第一 第四周第四周 第八、九章第八、九章靜電學(xué)靜電學(xué)第五第五第八周第八周 第十、十一章第十、十一章靜磁學(xué)靜磁學(xué)第九周第九周 期中考試期中考試第十第十第十

3、一周第十一周 第十二章第十二章電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)第十二第十二十四周十四周 第十三第十三十五章十五章波動光學(xué)波動光學(xué)第十五第十五十七周十七周 第十六、十七章第十六、十七章近代物理近代物理 第十八第十八十九周十九周 期終考試期終考試 E-mail: 第2頁/共21頁第八章第八章 靜電場（靜電場（electrostatic fieldelectrostatic field）電荷（電荷（electric charge） 的基本屬性：的基本屬性： 電荷量子化電荷量子化 摩擦起電、摩擦起電、 靜電感應(yīng)、電離等靜電感應(yīng)、電離等 兩種電荷：正電荷、負(fù)電荷兩種電荷：正電荷、負(fù)電荷)106 . 1e(neQ19C

4、19641964年年 美國物理學(xué)家蓋爾曼強子結(jié)構(gòu)的夸克模型美國物理學(xué)家蓋爾曼強子結(jié)構(gòu)的夸克模型夸克三色六味夸克三色六味e ,e323分?jǐn)?shù)電荷分?jǐn)?shù)電荷 電荷的相對論不變性：電荷的相對論不變性：在不同的參照系內(nèi)觀察同一個帶電粒子的電量不變。在不同的參照系內(nèi)觀察同一個帶電粒子的電量不變。 第3頁/共21頁一、靜電場的基本規(guī)律一、靜電場的基本規(guī)律 在真空中兩個靜止點電荷之間的作用力與它們的電在真空中兩個靜止點電荷之間的作用力與它們的電量的乘積成正比，與它們之間距離的平方成反比。作量的乘積成正比，與它們之間距離的平方成反比。作用力的方向沿著它們的聯(lián)線用力的方向沿著它們的聯(lián)線, , 同號相斥、異號相吸。同

5、號相斥、異號相吸。12r12F、庫侖定律、庫侖定律（Coulomb law）(1785年年) 1q2q、電荷守恒定律、電荷守恒定律 (Law of conservation of charge) 在一封閉的系統(tǒng)中，正負(fù)電荷的代數(shù)和在任何在一封閉的系統(tǒng)中，正負(fù)電荷的代數(shù)和在任何物理過程中始終保持不變。物理過程中始終保持不變。2122112rqqF 0r第4頁/共21頁021221012rrqq41F12r12F0r1221FF1q2q)rrr (12120關(guān)于庫侖定律的幾點說明：關(guān)于庫侖定律的幾點說明：1)1)庫侖定律中的電荷相對觀察者都處于靜止?fàn)顟B(tài)庫侖定律中的電荷相對觀察者都處于靜止?fàn)顟B(tài))m(

6、1010r7172)2)有效范圍有效范圍3)3)符合牛頓作用力和反作用力的規(guī)律符合牛頓作用力和反作用力的規(guī)律21F4)4)微觀領(lǐng)域中微觀領(lǐng)域中, ,萬有引力比庫侖力小得多萬有引力比庫侖力小得多, ,可忽略可忽略39ge10FF氫原子內(nèi)電子和質(zhì)子氫原子內(nèi)電子和質(zhì)子)mN/(C1085. 822120真空介電常量（或真空電容率）真空介電常量（或真空電容率）第5頁/共21頁1q2q3q1r10F2r3r20F30F 3 3、靜電力的疊加原理（、靜電力的疊加原理（superposition principle) niiFF實驗證明：實驗證明：每個點電荷所受的總靜電力等于其他點電荷單獨存在時作用于該點電

7、荷的靜電力的矢量和。每個點電荷所受的總靜電力等于其他點電荷單獨存在時作用于該點電荷的靜電力的矢量和。nii 02ioi0rrqq4102021rr4qqF0q第6頁/共21頁200r4qqFFrrFFF方向：水平向左方向：水平向左qq0ql例例1 1、求求q0 0所受的靜電力。所受的靜電力。cosF2F解：解：x232200)2(4qqlxl電偶極子電偶極子r2r4qq2200l第7頁/共21頁l)x(3004Pqx 232200)4(4PqFlx qqlp電偶極矩電偶極矩lqp 232200)2(4qqFlxl第8頁/共21頁庫侖定律庫侖定律扭秤實驗扭秤實驗1）類比法）類比法2122112r

8、qqF 2122112rmmF2）1785年庫侖設(shè)計制作了一臺精密的扭秤年庫侖設(shè)計制作了一臺精密的扭秤3）2122112rqqF02.01773年年 卡文迪許卡文迪許 約一百年后麥克斯韋約一百年后麥克斯韋5105 1971年年 威廉斯等威廉斯等16101.37.2第9頁/共21頁超距超距瞬間傳遞瞬間傳遞近距近距以有限的光速傳遞以有限的光速傳遞1q2q t r tt rr221021) rr (qq41F221012rqq41F)crt(電荷電荷 電場電場 電電荷荷1 1）給電場中的帶電體施以力的作用）給電場中的帶電體施以力的作用2 2）當(dāng)帶電體在電場中移動時，電場力作功）當(dāng)帶電體在電場中移動時

9、，電場力作功具有能量具有能量3 3）變化的電場以光速在空間傳播）變化的電場以光速在空間傳播具有動量具有動量電場具有動量、質(zhì)量、能量電場具有動量、質(zhì)量、能量物質(zhì)物質(zhì)第10頁/共21頁二、電場強度（二、電場強度（electric field strength）1 1）電場強場是空間坐標(biāo)的一個矢量函數(shù)）電場強場是空間坐標(biāo)的一個矢量函數(shù)0qFEqq0 試探電荷試探電荷1 1、電場強度矢量、電場強度矢量0n1ii0qFqFEF大?。捍笮。簡挝浑姾稍谠撎幩艿降碾妶隽Φ拇笮挝浑姾稍谠撎幩艿降碾妶隽Φ拇笮》较蚍较颍赫姾稍谠撎幩艿降碾妶隽Φ姆较蛞恢抡姾稍谠撎幩艿降碾妶隽Φ姆较蛞恢? 2）電場強度遵

10、循疊加原理）電場強度遵循疊加原理 n1in1i0iEqFi第11頁/共21頁2、電場強度的計算電場強度的計算(1)(1)點電荷的場強：點電荷的場強：0200rrqq41Fr(2)(2)點電荷系的場強：點電荷系的場強：n1i0i2ii0n1iirrq41EEF0200rrq41qFEO 場源場源pqq0E第12頁/共21頁q020rrq41Ed d（3 3）電荷連續(xù)分布情況）電荷連續(xù)分布情況EEdqdEdrPdVdqVqlim0VedSdqSqlim0Selllddqqlim0e電荷的體密度電荷的體密度電荷的面密度電荷的面密度電荷的線密度電荷的線密度dVdqedSdqel ddqeyyydEEd

11、EdEEdExxx第13頁/共21頁例例2（p12 8-3）有一均勻帶電直線電荷線密度為有一均勻帶電直線電荷線密度為，線外一點，線外一點P離開直離開直線的垂直距離為線的垂直距離為a，P點和直線兩端的連線與直線之間的點和直線兩端的連線與直線之間的夾角分別為夾角分別為1、2，求求P點的場強。點的場強。a 1 2ry20r4dqdE20r4dydExdEysindEsindEdExcosdEdEyEd 解：解：dysinr4dy20cosr4dy20dydq第14頁/共21頁a 1 2ry dExdEyEddyactgtgayc dcscady2cscayar22222dsina4dE0 xdcos

12、a4dE0y210dsina4Ex210ydcosa4E第15頁/共21頁討論：討論： 1 2j )sin(sin4i )cos(cos4E120210aa2）l （ 2 ， 1 0）i2E0 x3）x ，l 有限有限i4E20 xlx(a)1）半無限長）半無限長（ 2 ， 1 /2）j4i4E00 xx045第16頁/共21頁例例3、一帶電細(xì)線彎成半徑為一帶電細(xì)線彎成半徑為R的半圓形和兩段有限長的半圓形和兩段有限長的直線組合，如圖所示。試求環(huán)心的直線組合，如圖所示。試求環(huán)心O處的電場強度。處的電場強度。Rxyl ddqo20R4dqdE 解：解：根據(jù)對稱性分析知，兩直線在根據(jù)對稱性分析知，兩直線在O的合場強為零的合場強為零0ExsindEdEyRR 根據(jù)對稱性分析知根據(jù)對稱性分析知，sinR4d20lsinR4Rd2000ydsinR4EER20Ed第17頁/共21頁xqyxzoRrlqdd020rrl41Ed dP) 2(RqR2030dr4EElxxrr4d20 xli)R(4qE23220 x xcosEExddR2r430 x第18頁/共21頁例例4 4 均勻帶電薄圓盤軸線上的電場強度（均勻帶電薄圓盤軸線上的電場強度（R、 ）xyzoEdRP