《大學(xué)物理學(xué)》課件第七章 靜電場(chǎng)

1、第七章 靜電場(chǎng)27.1 電荷 電荷守恒定律 7.2 電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度 7.3 電場(chǎng)強(qiáng)度通量 高斯定理 7.5 靜電場(chǎng)的環(huán)路定理 電勢(shì)能 7.6 電勢(shì) 電勢(shì)差 7.7 電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)梯度的關(guān)系 7.8 靜電場(chǎng)中的電偶極子 37.1 電荷 電荷守恒定律 一、電荷的量子化 電荷量的值總是一個(gè)基本單元的整數(shù)倍。 基本電荷： 任意帶電體所帶的電荷量： 4二、電荷守恒定律 在一個(gè)與外界沒(méi)有電荷交換的系統(tǒng)內(nèi)，電荷既不能被創(chuàng)造，也不能被消滅，只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，系統(tǒng)內(nèi)電荷的代數(shù)和保持不變，這一規(guī)律稱為電荷守恒定律。 57.2 電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度 一、庫(kù)侖定律 ( Cou

2、lombs law ) 真空中兩個(gè)靜止的點(diǎn)電荷之間的相互作用力： +q1q2r-+q1q2r（庫(kù)侖力、靜電力） 真空電容率： 庫(kù)侖常數(shù)： 6例7.1 如圖所示，三個(gè)點(diǎn)電荷的帶電量分別為q1=2.010-6C，q2=4.010-6C，q3=5.010-6C，求作用在 q1 上的合力。 解：q1 受到 q2 的庫(kù)侖力大小q1 受到 q3 的庫(kù)侖力大小 1Ox(cm)1y(cm)q2q1q371Ox(cm)1y(cm)q2q1q3q1 受到的庫(kù)侖合力大小 合力方向與 x 軸的夾角8二、電場(chǎng)強(qiáng)度 ( electric field intensity ) 電荷間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)實(shí)現(xiàn)的。 試驗(yàn)電荷 q

3、0 (點(diǎn)電荷、電荷量足夠小) 電場(chǎng)強(qiáng)度 電荷電荷1. 電場(chǎng) 2. 電場(chǎng)強(qiáng)度 激發(fā)激發(fā)作用作用電場(chǎng)+Qq0r單位: N/C 或 V/m 93. 點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度 +Qq0rQ 0Q R 31 r R r R r R 將場(chǎng)強(qiáng)沿徑向路徑積分即可得電勢(shì)分布。 r R r 49ROrE討論 OrV在 R 處，場(chǎng)強(qiáng)躍變，電勢(shì)連續(xù)。 在球殼內(nèi)，場(chǎng)強(qiáng)處處為零，電勢(shì)處處相等，但不一定為零。 50（118學(xué)時(shí)）例7.10 求無(wú)限長(zhǎng)均勻帶電直導(dǎo)線外任一點(diǎn) P 的電勢(shì)，已知線電荷密度為。 解：由高斯定理求得場(chǎng)強(qiáng)分布： rPrb取 rb 處為電勢(shì)零點(diǎn)，P 點(diǎn)電勢(shì)為 517.7 電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)梯度的關(guān)系一、等勢(shì)面 1.

4、等勢(shì)面：在靜電場(chǎng)中，將電勢(shì)相等的點(diǎn)所連成的曲面稱為等勢(shì)面。 規(guī)定：相鄰等勢(shì)面之間電勢(shì)差相等。 +點(diǎn)電荷電場(chǎng) 均勻電場(chǎng) 點(diǎn)電荷系的電場(chǎng) 532. 等勢(shì)面與電場(chǎng)線的關(guān)系： 等勢(shì)面與電場(chǎng)線處處正交； 電場(chǎng)線方向指向電勢(shì)降落的方向； 等勢(shì)面越密的地方電場(chǎng)線也越密；場(chǎng)強(qiáng)越大。 將試驗(yàn)電荷沿等勢(shì)面移動(dòng)位移 ，則 54二、場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)梯度的關(guān)系 在任意靜電場(chǎng)中取兩個(gè)靠得很近的等勢(shì)面和， IIIVV+dVP1P2P1 、P2 兩點(diǎn)間的電勢(shì)差：電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度沿任一方向的分量等于該方向上電勢(shì)空間變化率的負(fù)值。 其中的負(fù)號(hào)表示場(chǎng)強(qiáng)指向電勢(shì)下降的方向。 55等勢(shì)面的法線方向：垂直于等勢(shì)面，由低電勢(shì)指向高電勢(shì)。 IIIVV+dVP1P2P3電場(chǎng)強(qiáng)度在法線方向上的分量為： 場(chǎng)強(qiáng) 與法線在一條直線上，方向相反。 電勢(shì)梯度電場(chǎng)中任一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度等于該點(diǎn)電勢(shì)梯度的負(fù)值。 56OxRPxq在直角坐標(biāo)系中， r例： 577.8 靜電場(chǎng)中的電偶極子一、電場(chǎng)對(duì)電偶極子的作用 電偶極子的電矩： -q+qO正、負(fù)電荷受電場(chǎng)力： 以軸中心點(diǎn) O 為參考，力矩為： 大?。?方向：順時(shí)針( 轉(zhuǎn)向 ) 580，M = 0，穩(wěn)定的平衡位置 180， M = 0，不穩(wěn)定的平衡位置 其它，力矩 的作用將使 轉(zhuǎn)向 。 = 若外電場(chǎng)不均勻，電偶極子在力矩的作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，還會(huì)在電場(chǎng)力作用下發(fā)生平動(dòng)。 59二、電偶極子