大學(xué)物理靜電場課件公開課一等獎?wù)n件省賽課獲獎?wù)n件

第八章靜止電荷電場主要內(nèi)容描述靜電場兩個基本物理量：電場強(qiáng)度和電勢靜電場兩個基本定理：高斯定理和環(huán)流定理電勢與電場關(guān)系

相對于觀測者為靜止電荷稱為靜電荷。它在空間所產(chǎn)生場為靜電場，它是電磁場一種特殊狀態(tài)。重點討論真空中靜電場。第1頁電互相作用庫侖定律靜電場穩(wěn)恒電場電場強(qiáng)度電通量高斯定理環(huán)路定理電勢靜電場基本性質(zhì)與帶電粒子互相作用導(dǎo)體靜電平衡電位移矢量介質(zhì)中高斯定理電介質(zhì)極化電場能靜電力疊加原理電容構(gòu)造框圖第2頁重點真空中庫侖定律點電荷概念電場強(qiáng)度矢量場強(qiáng)疊加原理難點電場強(qiáng)度矢量計算（疊加法）第3頁§8.1靜電基本性質(zhì)一、電荷極性電荷概念

把帶電體所帶電稱為電荷。正電荷和負(fù)電荷物體帶電辦法++AB++AB++AB①、接觸起電（電荷轉(zhuǎn)移，電子轉(zhuǎn)移）②、感應(yīng)起電+AB-+C-+AB+C③、摩擦起電第4頁二、電荷守恒性

在一種孤立帶電系統(tǒng)中（即沒有凈電荷通過其界面），無論發(fā)生如何物理過程，系統(tǒng)所具有正負(fù)電荷電量代數(shù)和總是保持不變?！姾墒睾愣呻姾蛇\動不變性

一種電荷電量與它運動狀態(tài)無關(guān)，即系統(tǒng)所帶電荷與參照系選用無關(guān)。物體帶電本質(zhì)

兩種物體間發(fā)生了電子轉(zhuǎn)移。即一物體失去電子帶正電，另一物體得到電子帶負(fù)電。三、電荷量子性電量

電荷量子性密立根油滴試驗第5頁四、庫侖定律電性力

同號電荷相斥，異號電荷相吸。這種互相作用稱為電性力。1785年

法國物理學(xué)家?guī)靵觯–.A.Coulomb）扭秤試驗點電荷（抱負(fù)模型）

當(dāng)帶電體大小和帶電體之間距離相比很小時，這種帶電體就可看作點電荷。（忽視其形狀和大?。┱婵罩袔靵龆墒噶渴剑旱?頁目標(biāo)：使背面大量電磁學(xué)公式不出現(xiàn)因子。引入真空電容率(1986年推薦值)：第7頁P?q0q1???q2qN?Qdqq0?P②、帶電體------矢量積分①、點電荷系------矢量和(平行四邊形法則)庫侖力符合矢量疊加性那么電荷之間作用是通過什么作用呢？第8頁§8.2電場和電場強(qiáng)度一、電場場論觀點（法拉第）

沒有物質(zhì)，物體之間互相作用是不也許發(fā)生。根據(jù)場論觀點：（1）特殊媒介物質(zhì)——電場互相作用電荷電荷電場電荷電荷電場激發(fā)電場力（2）電場力（3）電場是物質(zhì)一種特殊形態(tài)，不但存在于帶電體內(nèi)，并且存在于帶電體外，彌漫在整個空間。第9頁靜電場

靜止電荷周圍電場稱為靜電場（該電荷稱為場源電荷）。（1）靜電場僅是電磁場一種特殊形態(tài)。（2）電磁場與實物物質(zhì)同樣具有質(zhì)量、能量、動量等。（3）電磁場可同步在空間疊加。靜電場主要體現(xiàn)用、來分別描述靜電場上述兩項性質(zhì)（1）場中任何帶電體都受電場力作用—

動量傳遞（2）帶電體在電場中移動時，場對帶電體做功—能量傳遞(3)靜電場對放在其中導(dǎo)體有感應(yīng)作用，對置于其中電介質(zhì)有極化作用第10頁二、電場強(qiáng)度場源電荷：產(chǎn)生電場點電荷、點電荷系、或帶電體.引入試驗電荷——點電荷（電量足夠小，不影響原電場分布）定義：電場強(qiáng)度（場強(qiáng)）

電場中某點電場強(qiáng)度在量值上等于放在該點單位正試驗電荷所受電場力，其方向與正試驗電荷受力方向一致。第11頁一般情況：——（為空間矢量點函數(shù)。）單位（SI）：1、點電荷場強(qiáng)根據(jù)庫侖定律，有+q-q本章重點第12頁2、點電荷系場強(qiáng)

設(shè)場源由

n

個點電荷組成，作用在場中某點P處試驗電荷上力為各點電荷所產(chǎn)生力矢量和。場強(qiáng)疊加原理第13頁分量式：大?。悍较颍?/p>

點電荷系在某點產(chǎn)生場強(qiáng)，等于每一種點電荷單獨存在時在該點分別產(chǎn)生場強(qiáng)矢量和。——場強(qiáng)疊加原理點電荷系電場強(qiáng)度公式第14頁電荷體密度電荷面密度電荷線密度3、電荷連續(xù)分布帶電體場強(qiáng)分布P第15頁三.計算場強(qiáng)分布基本辦法由定義求.由高斯定理求.計算辦法由點電荷公式和疊加原理求.由與關(guān)系求.基本辦法：已知場源電荷分布將帶電體當(dāng)作許多點電荷集合標(biāo)準(zhǔn)上可求出任意場源電荷場強(qiáng)分布點電荷場強(qiáng)公式和場強(qiáng)疊加原理第16頁2.點電荷系1.點電荷場強(qiáng)公式3.連續(xù)帶電體球?qū)ΨQ分布第17頁例1.電偶極子電場是由電介質(zhì)極化，電磁波發(fā)射、接收，中性原子間互相作用……總結(jié)出抱負(fù)模型.分子分子無外場電偶極子：相距很近等量異號電荷描述其性狀－電偶極矩：第18頁求電偶極子軸線延長線上場強(qiáng)A

場強(qiáng)-qqlXAxo解：E+E-第19頁計算電偶極子中垂線上任一點B場強(qiáng)。

-qqlrBEBE+E-解：由于r>>l因此第20頁例2.均勻帶電細(xì)棒電場。已知：電荷線密度場點求：

解：建立坐標(biāo)系取方向：與+x

夾角為大小：第21頁各電荷元在P點場強(qiáng)方向不一樣，應(yīng)當(dāng)用分量積分：統(tǒng)一變量：第22頁得：討論：對接近直線場點如何？第23頁即抱負(fù)模型—無限長帶電直線場強(qiáng)公式：練習(xí)：如圖所示已知：求：AB所受無限長帶電直線力由對稱性可知場強(qiáng)方向垂直于帶電直線。第24頁解：建立如圖坐標(biāo).在AB上坐標(biāo)x處取電荷元無限長帶電直線在x處場強(qiáng)dq受力大小：寫成矢量式：指向取決于是同號還是異號.第25頁

例3.均勻帶電細(xì)圓環(huán)軸線上電場求：已知：，場點第26頁各電荷元在P

點方向不一樣，分布于一種圓錐面上，將分解為平行于x

軸分量和在垂直于x

軸平面內(nèi)分量由分布對稱性可知第27頁討論：環(huán)心處第28頁例4、求均勻帶電圓盤軸線上任一點電場。已知：q，R，xRrdr解：由例3均勻帶電圓環(huán)軸線上一點電場xP第29頁討論：１.當(dāng)<<xR可視為點電荷電場第30頁２.當(dāng)xR>>無限大均勻帶電平面場強(qiáng)，勻強(qiáng)電場第31頁ⅠⅡⅢ三個區(qū)域電場強(qiáng)度E=？

用兩個平行帶電板接近后，在兩極板之間就得到均勻電場，這就是取得勻強(qiáng)電場辦法。第32頁例4、無限大帶正電平面上有一種半徑為R園洞，求平面外軸線上一點P場強(qiáng)。PxR解：用挖補法所求P點場強(qiáng)可以為是無限大帶正電平面在P點產(chǎn)生場強(qiáng)，與半徑為R帶負(fù)電圓面在P點產(chǎn)生場強(qiáng)失量疊加。第33頁PxR方向→方向←第34頁電場強(qiáng)度小結(jié)電場強(qiáng)度定義：