大學(xué)物理課件：第7章 靜止電荷的電場(chǎng)1

1、第七章靜止電荷的電場(chǎng)7-1 物質(zhì)的電結(jié)構(gòu) 庫(kù)侖定律1. 電荷摩擦起電和雷電：對(duì)電的最早認(rèn)識(shí)兩種電荷：正電荷和負(fù)電荷電性力：同號(hào)相斥、異號(hào)相吸電荷量：物體帶電的多少 在一個(gè)與外界沒(méi)有電荷交換的系統(tǒng)內(nèi)，無(wú)論進(jìn)行怎樣的物理過(guò)程，系統(tǒng)內(nèi)正、負(fù)電荷量的代數(shù)和總是保持不變。 2. 電荷守恒定律放射性衰變過(guò)程：電子偶的產(chǎn)生和湮沒(méi)：（重核附近） 電荷的相對(duì)論不變性。 宏觀帶電體的帶電量qe，準(zhǔn)連續(xù) 夸克模型 e=1.60210-19庫(kù)侖，為電子電量3. 電荷量子化電荷量子化密立根夸克理論點(diǎn)電荷可以簡(jiǎn)化為點(diǎn)電荷的條件:dr4. 庫(kù)侖定律庫(kù)侖定律dPQ1r 1785年，法國(guó)庫(kù)侖（C.A.Coulomb) 適用于點(diǎn)

2、電荷庫(kù)侖真空介電常量0 = 8.8510-12 C2 N-1m-2 庫(kù)侖定律：真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷相互作用力（靜電力）的大小與這兩個(gè)點(diǎn)電荷所帶電荷量q1和q2的乘積成正比，與它們之間的距離r的平方成反比。作用力的方向沿它們的連線方向，同號(hào)相斥，異號(hào)相吸。q1q23. 靜電力疊加原理 設(shè)有n個(gè)點(diǎn)電荷組成的點(diǎn)電荷系，點(diǎn)電荷受到其他點(diǎn)電荷作用的總靜電力為 討論1. 適用于點(diǎn)電荷.2. 距離平方反比關(guān)系，指數(shù)2的誤差l中垂線上任一點(diǎn):3. 電荷連續(xù)分布帶電體的電場(chǎng)強(qiáng)度dq電荷元dq在P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度：帶電體在P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度：線電荷： dq =dl面電荷：dq=dS體電荷：dq =dVPr大小ayxP12

3、o例7-5 真空中有均勻帶電直線，長(zhǎng)為L(zhǎng)，總電量為Q。線外有一點(diǎn)P，離開(kāi)直線的垂直距離為a，P點(diǎn)和直線兩端連線的夾角分別為1和2 。求P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)。（設(shè)電荷線密度為）dxx解：電荷元：dq=dxdEdExdEyrayxP12odxxdEdExdEyr無(wú)限長(zhǎng)帶電直線： 1 = 0 ，2 = 例7-6 電荷q均勻地分布在一半徑為R的圓環(huán)上。計(jì)算在圓環(huán)的軸線上任一給定點(diǎn)P的場(chǎng)強(qiáng)。解：PxxRrdE1. 若 x=0，則 E=0，環(huán)心處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零。2. 若xR, 則有 遠(yuǎn)離圓環(huán)處的場(chǎng)強(qiáng)近似等于點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度。討論Rdr例7-7 求均勻帶電圓盤(pán)軸線上任一點(diǎn)的電場(chǎng)。解：由例7-6均勻帶電圓環(huán)軸線上一點(diǎn)的

4、電場(chǎng)xP電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算討論：1. 當(dāng)xR2. 當(dāng)xR無(wú)限大均勻帶電平面的場(chǎng)強(qiáng)，勻強(qiáng)電場(chǎng)可視為點(diǎn)電荷的電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算五、電場(chǎng)的圖示法電場(chǎng)線電場(chǎng)線：1、曲線上每一點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度E的方向。描述電場(chǎng)分布情況的曲線。2、曲線的疏密表示該點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng)E的大小。即：垂直通過(guò)單位面積的電場(chǎng)線條數(shù)，在數(shù)值上就等于該點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度的大小幾種常見(jiàn)的電場(chǎng)線：靜電場(chǎng)中電場(chǎng)線的特點(diǎn)：3、電場(chǎng)線密集處電場(chǎng)強(qiáng)，電場(chǎng)線稀疏處電場(chǎng)弱。1、電場(chǎng)線起始于正電荷或無(wú)窮遠(yuǎn)，終止于負(fù)電荷或無(wú)窮遠(yuǎn)。2、電場(chǎng)線不閉合，不相交。注意: 電場(chǎng)線并不是實(shí)際存在的, 只是形象描述電場(chǎng)的幾何方法。六、電場(chǎng)強(qiáng)度通量E ：通過(guò)電場(chǎng)中任一曲面的電場(chǎng)線條數(shù)。1. 均勻電場(chǎng)中通過(guò)平面S的電場(chǎng)強(qiáng)度通量2、非均勻電場(chǎng)的任意曲面的電場(chǎng)強(qiáng)度通量的正、負(fù)取決于面元的法線方向與電場(chǎng)強(qiáng)度方向的關(guān)系如圖所示：若面元法向相反：對(duì)閉合曲面的電通量：規(guī)定閉合曲面以外法線方向?yàn)檎?）當(dāng) 90時(shí)：電場(chǎng)線穿入閉合曲面，對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度通量的貢獻(xiàn)為負(fù)（3）當(dāng) = 90時(shí)：電場(chǎng)線與曲面相切，對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度通量的貢