物理學教程-下冊-馬文蔚課件

教學基本要求：1.了解電荷、電量、電荷守恒定律及其量子化概念。2.掌握庫侖定律。3.理解靜電場及其基本性質。4.掌握描述靜電場的兩個基本概念：電場強度及電勢，并能理解場強和電勢之間的關系。5.掌握點電荷電場和電場疊加原理，并能用其計算任意帶電體的電場強度和電勢。6.理解電場線和電場強度通量的概念，并能求簡單情況下的電場強度通量。7.掌握反映電場性質的基本定理：高斯定理、靜電場的環(huán)路定理，并能應用高斯定理求電荷簡單對稱分布情況下的電場強度。教學基本要求：1.了解電荷、電量、電荷守恒定律及其量子化概念一電荷基本性質二電荷守恒定律在孤立系統(tǒng)中,電量的代數和保持不變.5.電荷的相對論不變性:在相對運動的兩慣性系中同一電荷電量相等

9-1電荷的量子化電荷守恒定律電磁學研究電磁規(guī)律的學科電磁現象：摩擦生電、大自然的雷電、天然磁石的指向電磁現象的系統(tǒng)研究（十六世紀）1865年英國物理學家麥克斯韋建立了宏觀電磁場理論

1.物質結構：物質-分子-原子-原子核、電子-夸克、輕子-亞夸克2.物體的帶電.4.電荷量子化：3.電荷分正負，同性相斥，異性相吸.元電荷一電荷基本性質二電荷守恒定律在孤立系統(tǒng)中,電量的代數一點電荷模型9-2庫侖定律真空中，兩個點電荷之間相互作用的規(guī)律二庫侖定律在真空中，兩個靜止的點電荷之間的相互作用力，其大小與它們電荷的乘積成正比，與它們之間距離的二次方成反比；作用力的方向沿著兩點電荷的連線，同號電荷相斥，異號電荷相吸。一點電荷模型9-2庫侖定律真空中，兩個點電荷之間相矢量式同號異號或矢量式同號異號或（為真空電容率）２.庫侖力遵守牛頓第三定律，牛頓第二定律（低速）注意：1.，庫侖定律僅適用于點電荷。３.電場力是有心力，可引入電勢和電勢能的概念。（為真空電容率）２.庫侖力遵守牛頓第三定律，牛頓第二解：

例在氫原子內,電子和質子的間距為求它們之間電相互作用和萬有引力,并比較它們的大小.（微觀領域中,萬有引力比庫侖力小得多,可忽略不計.）解：例在氫原子內,電子和質子的間距為一靜電場電荷1電場電荷2實物物質

場1.帶電體之間的相互作用是通過場來實現的.9-3電場強度2.場是一種物質形態(tài)，它可以脫離源而單獨存在．不同：（1）實物物質具有確定的存在空間，場是彌散的；（2）實物物質有不可入性，但運動形態(tài)有可疊加性；場本身和運動形態(tài)都有可疊加性。相同：都具有能量、動量和質量。一靜電場電荷1電場電荷2實物物質場1.帶電3．靜電場相對觀察者靜止的電荷在其周圍空間激發(fā)的電場，稱為靜電場。靜電場的對外表現：(1)對引入電場中的帶電體有力的作用。(2)帶電體在電場中移動時，電場力要對帶電體做功（能量）(3)電場使導體產生靜電感應；使電介質產生極化現象。二電場強度：場源電荷：試驗電荷電場強度的定義：1.試驗電荷:電量（）、大小足夠小，故對原電場幾乎無影響2.電場強度的引入：3．靜電場相對觀察者靜止的電荷在其周圍空間激發(fā)的電場，稱單位：

電場中某點處的電場強度

等于位于該點處的單位試驗電荷所受的力.（與

無關）引入電場強度反映電場本身性質(定義式)單位：電場中某點處的電場強度等于位于該點處的單位三點電荷的電場強度真空中，點電荷激發(fā)的電場具有球對稱性(非均勻場)(矢量點函數)三點電荷的電場強度真空中，點電荷激發(fā)的電場具有球對稱性(解

例把一個點電荷（）放在電場中某點處，該電荷受到的電場力為，求該電荷所在處的電場強度.大小方向解例把一個點電荷（四電場強度的疊加原理由力的疊加原理得所受合力

點電荷對的作用力故處總電場強度電場強度的疊加原理四電場強度的疊加原理由力的疊加原理得所受合力點電荷

例在直角三角形ABC的A點上有電荷B點上有電荷，求C點的電場強度.解:建立坐標系如圖,0.03m0.04m方向:例在直角三角形ABC的A點上有電荷

電荷連續(xù)分布情況電荷體密度點處電場強度微元法電荷連續(xù)分布情況電荷體密度點處電場強度微元法電荷面密度電荷線密度電荷面密度電荷線密度1．靜止孤立點電荷的場強2.點電荷系的電場強度3.連續(xù)帶電體的電場強度(微元法)

矢量積分的一般方法1.電場強度的計算方法：庫侖定律+電場強度疊加原理面分布：

線分布：體分布：對稱性分析建立坐標系,矢量分解矢量積分標量積分注意:2.求和或積分求出1．靜止孤立點電荷的場強2.點電荷系的解:

例1正電荷均勻分布在半徑為的圓環(huán)上.計算在環(huán)的軸線上任一點的電場強度.建立坐標系如圖解:例1正電荷均勻分布在半徑為的圓環(huán)上由對稱性有由對稱性有討論（1）（點電荷電場強度）（2）（3）方向沿x軸正向討論（1）（點電荷電場強度）（2）（3）方向沿x軸正向例2均勻帶電薄圓盤軸線上的電場強度.

有一半徑為,電荷均勻分布的薄圓盤,其電荷面密度為.求通過盤心且垂直盤面的軸線上任意一點處的電場強度.解:建立坐標系如圖由例1例2均勻帶電薄圓盤軸線上的電場強度.有一半徑為（點電荷電場強度）討論無限大均勻帶電平面的電場強度均勻場方向沿x軸正向（點電荷電場強度）討論無限大均勻帶電平面的電場強度均勻場方rPQ

例3若電荷均勻分布在長為的細棒上,求:(1)在棒的延長線上,且離棒的中心為處的電場強度.(2)在棒的垂直平分線上,且離棒的中心為處的電場強度.r解:(1)建立坐標系,如圖x注意：各電荷元在P點場強方向均相同。dxx方向沿x軸負向rPQ例3若電荷均勻分布在長為的細棒上(2)建立坐標系,如圖QPrdxx因帶電細棒相對于y軸對稱所以