文档介绍：1 静电场电电磁磁学学电磁现象的基本概念和基本规律?研究对象: 静电场、稳恒磁场、变化的电场产生的磁场、变化的磁场产生的电场?研究内容: ?电荷、电流产生电场、磁场的规律; ?电磁场对电荷、电流的作用; ?电磁场对物质的各种效应; ?电场和磁场的相互联系。 2 静电场第十章第十章静电场静电场§ 电荷库仑定律§ 静电场电场强度§ 电通量高斯定理§ 静电场的环流定理电势能§ 电势电势差§ 等势面电场强度和电势的关系§ 静电场中的导体§ 静电场中的电介质§ 电场的能量 3 静电场一、电荷§ 电荷库仑定律 1. 电荷的种类:正电荷和负电荷; 2. 电量 q :电荷的多少;单位: C(库仑) 3. 电荷的量子性:任何电荷的电量总是电子电量的正负整数倍。 19 1 602 10 . e C q Ne ??? ??? 4. 电荷守恒: 在一个孤立系统中总电荷量是不变的。即在任何时刻系统中的正电荷与负电荷的代数和保持不变,这称为电荷守恒定律。 4 静电场在真空中, 两个静止点电荷 q 1及q 2之间的相互作用力的大小和 q 1与q 2的乘积成正比,和它们之间距离 r的平方成反比;作用力的方向沿着它们的连线,同号电荷相斥,异号电荷相吸。二、库仑定律( Coulomb Law) 1785 年,库仑通过扭称实验得到。 1. 表述: 2. 库仑定律的数学表达式: 0 1 2 2?? q q F k r r ?q 1q 2?r ?F 1 2 3?? q q F k r r ?或: 5 静电场?点电荷:只带电荷而没有形状和大小的物体电学中的理想化模型(相对性) 数学上——在空间只占据一个点的位置物理上——带电体的几何线度<< 带电体间距 3. 讨论: ?库仑定律只适合于点电荷之间的相互作用?比例系数 k 可以表示为: 212 02 0 1 1 8 85 10 4 4 .即: c k k m N ??? ??? ???这里ε 0称为真空中的介电常数。?实验发现:在 10 -15米至 10 7米范围内库仑定律都成立。 6 静电场 21 12 F F ??? ??库仑力遵守牛顿第三定律: ?对于基本粒子: 38 ~10 F F 36 万电(约10倍) 21r ? 0 21r ? 21F ? 12F ? 1q 2q从施力电荷指向受力电荷 7 静电场 4. 静电力的叠加原理: 作用于某电荷上的总静电力等于其他各点电荷单独存在时作用于该电荷的静电力的矢量和。库仑力满足力的独立性和叠加性 1 2 F F F ? ?? ??对n个点电荷: q 3 受的力: nFFFF ????????...... 21 002014 i i i i i i q q F r r?? ??? ???1r 2r 1q 3q 2q 1F ? 2F ? 8 静电场 0020dd4 q q F r r????? 0020d4 Q q q F r r??????Qr dq0q dF ??对电荷连续分布的带电体 9 静电场解:q ?d x ? xqd 20 d d d 4 ( ) x x F x x ? ?????? ???????? LL Lxx xxF 320 20 2)(4 dd??例1两带电直杆间的电场力。求3 4 ln4 0 2???? L 3L2L x O 已知两带电直杆的电荷线密度均为?,长度为 L,相距 Lxqdd??xq ???dd? 10 静电场§ 电场电场强度实验证实了两静止电荷间存在相互作用的静电力,但其相互作用是怎样实现的? 电荷电场电荷?场是一种特殊形态的物质,具有能量、质量、动量。实物物质场一、电场?静电场——相对于观察者静止且电量不随时间变化的电荷产生的电场。?电场对场中电荷施以电场力作用。?不同在于,场在空间具可叠加性。?带电体在电场中移动,电场力要对它做功。——引入 U——引入 E