第9章 静电场[修正版].ppt

文档介绍：第4篇电磁学
第9章静电场
第10章稳恒磁场
第11章电磁感应
引言
电磁场是一个统一的整体,电、磁是一对孪生兄弟。
电磁现象是自然界中极为普遍的现象
公元前600年古希腊哲学家泰利斯就知道一块琥珀用木头摩擦之后
会吸引草屑等轻小物体;
春秋战国时期《韩非子》和《吕氏春秋》都有天然磁石(Fe3O4) 的记载;
1785年库仑定律提出,电磁学进入科学行列;
1820年奥斯特发现电流的磁效应(电产生磁);
1831年法拉第发现电磁感应现象(磁产生电);
1865年麦克斯韦建立了以麦克斯韦方程组为基础的完整
的电磁场理论;
1887年赫兹利用振荡器在实验上证实了电磁波的存在;
1905年爱因斯坦创立了相对论,解决了经典力学时空观与电磁
现象新的实验事实的矛盾。
本章内容
第9章静电场
§ 电荷库仑定律
§ 电场电场强度
§ 静电场中的高斯定律
§ 静电场中的环路定律电势
§ 静电场中的导体电容
§ 静电场中的介质
§ 静电场的能量
§ 电荷库仑定律
电荷及其性质
1. 正负性: 同种电荷相斥;异种电荷相吸。
3. 量子性
2. 守恒性
在一个孤立系统中总电荷量不变。
等量的正、负电荷相遇后,出现电中和。
4. 相对论不变性
一个电荷的电量与它的运动状态无关。
在不同的参考系观察,同一带电粒子的电量保持不变.
库仑定律
点电荷
把带电体视为一个带电的几何点
(一种理想模型)
库仑定律(1785)
在真空中两个静止点电荷之间的静电作用力与这两个点电荷所带电量的乘积成正比,与它们之间距离的平方成反比,作用力的方向沿着两个点电荷的连线。
电荷q1 对q2 的作用力F21
电荷q2对q1的作用力F12
(Coulomb)
真空中的介电常数
(2) 库仑定律适用于真空中的点电荷;
(3) 库仑力满足牛顿第三定律;
(4) 电荷之间距离小于10-10m时,
大距离方面,虽然未作过实验验证,但也并没有特殊的理由
预料在大距离情况下库仑定律将失效.
讨论
(1) 库仑定律中比率系数 k 为
氢原子中电子和质子的距离为
解
例
此两粒子间的静电力和万有引力。
求
两粒子间的静电力大小为
两粒子间的万有引力为
讨论
(1) 库仑力和万有引力都是有心力和长程力
(2) 静电力既有引力也有斥力,而万有引力只是引力;两种力的作用强度不同
§ 电场电场强度
电场
场的作用
超距作用
电荷
电荷
电荷
电荷
电场
场的存在的客观依据
(1) 对位于其中的带电体有力的作用
(2) 带电体在电场中运动, 电场力要作功
场是物质存在的一种形态。一方面,它和实物有共性的一面,即能量、,电场又有其特殊性,它是无形的,弥漫在整个空间。
历史上的两种观点:
电场强度
对给定电场中的确定点来说:
场源电荷Q:
试验电荷:
带电量足够小
点电荷
=
=
电场中某点的电场强度等于单位正电荷在该点的受力。
定义:
P
Q
带电量为Q 的带电体。它所在的位置称为源点,把电场中待求场性质的点(例如p点)叫做场点. 是由源点到场点位矢的单位矢量。
电场强度矢量是位置函数
场强叠加原理
点电荷产生的场强
点电荷系的场强
点电荷系在某点P产生的电场强度等于各点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。这称为电场强度叠加原理。