文档介绍：1 一掌握描述静电场的两个物理量——电场强度和电势的概念,理解电场强度是矢量点函数,而电势 V ,它们表明静电场是有源场和保守场. 三掌握用点电荷电场强度和叠加原理以及高斯定理求解带电系统电场强度的方法;并能用电场强度与电势梯度的关系求解较简单带电系统的电场强度. ,能计算电偶极子在均匀电场中的受力和运动. 教学基本要求教学基本要求 E ?2 第五章静电场电荷?电荷 1、引入描述电场性质的两个物理量: 电场强度 E电势 V 研究 E、 V 之间的关系。介绍计算 E、 V 的几种方法。 2、导出反映静电场性质的两条基本规律: 静电场的高斯定理静电场的环路定理 3、简单介绍带电体系的静电能电场 5 – 1 电荷的量子化电荷守恒定律一电荷的量子化带电体的电荷是电子电荷的整数倍,电荷这种只能取离散的、不连续的量值的性质,,电子电荷的绝对值为? e= 10 -19C 3 二电荷守恒定律: 在孤立系统中,不管系统中的电荷如何迁移,系统的电荷的代数和保持不变. 5 – 2 库仑定律真空中两点电荷相互作用力真空中介电常数 1q 2qr ?2F ? 1F ? r ?r qqkF 2 212??229010 94 1: ????????cmNk 2112 010 85 .84 1: ??????????mNCk : 2F ? q 2所受的( q 1给它的)力。:r ?由施力电荷指向受力电荷的矢径方向上的单位矢量。 rr qqF ?4 1 2 210 ????实验证明: 库仑定律: 符号含在“q”内。)( 21FF ????反之 4 5 – 3 电场强度一、静电场电场由电荷产生,相对于观察者静止的电场叫静电场。静电场的主要性质: 1 、电场有力的性质: 2 、电场有能的性质: 3、电场对导体产生静电感应现象。对绝缘体(介质) 产生极化现象。电场中任何带电体都受到电场力作用。电场力可以移动电场中的带电体。(电场力对带电体做功) 5 二、电场强度),( 0m Vc Nq FE????定义: 大小:等于单位正电荷受到的力。方向:沿正电荷受力方向。? Q 0qF ?E ? 1、电场强度:E ?E ?电场“力的性质”用描述。三点电荷的电场强度 p 0qr ?q 由 E 的定义: rr q?4 1 20????只与场源电荷 q有关。与试验电荷 q 0无关。 r ?表示 q 指向 p 点的单位矢径。符号含在 q中“q”为“+”时,与方向一致。“q”为“-”时,与方向相反。 rE ??rE ?? 0 2 000?4 1q rr qq q FE ??????? 6 四电场强度叠加原理试验电荷 q 0 在点电荷系 q 1、 q 2、… q n 的电场中 p点, 实验证明:npEEEE ?????????? 21电场中任一点处的总场强,等于各点电荷单独存在时在该点各自产生的场强的矢量和。 00 20 1q Fq Fq F n????????? E? 1q 2qqq nq 0q 1E? nE?p 1、点电荷系电场中任意点 p的场强: ii ii ni irr qEE ?4 1 20 1??????????由场强的迭加原理: 7 2、电荷连续分布带电体电场中任意点 p的场强: rr dq Ed ?4 20 ?????rr dq EdE q?4 20????????电荷元: d q r ? Ed ???????qp 矢量积分用积分法计算场强的解题步骤: dq 1 0 选择电荷元 dq;( 视为点电荷) 20r4 dq dE ???2 0建立坐标系,写出 dq 与座标变量的关系,写出 p点处的大小 Ed ? 8 4 0当在带电体其他处取电荷元时,看 P点处的方向是否发生改变. Ed ? i)否: 对 dE 直接积分,即??dE E ii)是: 将向坐标轴投影, 得到,然后分别对积分,即 Ed ? yx dE , dE yx dE , dE?? xxdE E?? yydE E 方向与方向一致 Ed ?结果: jEiEE yx?????或 2y 2xEEE??x yE E tg?? 3 0画出 p点处的方向 Ed ?Ed ?r ???????qp dq9 例1、真空中,长为 L的直棒均匀带正电荷 Q,求棒的延长线上距棒端为 a的p点的电场强度 E ?++++++ pLa Q 解: 选择电荷元 dq dq 建立坐标系 X 0 dx L Qdq? 2 0 2 0)xaL(L4 Qdx