第11章 静电场精品PPT课件

第11章 静电场
(electrostatic field)
§11.1 电荷
1.电荷的定义及种类: 电荷有正、负两种。
+-
注意：(1)电荷不是物质而是物体的属性。
(2)电量（Q, q）：表示物体所带电荷多少的物理量。 2. 电荷守恒定律 在一个孤立系统内发生的任何的变化过程中，电荷总 数(电荷的代数和)保持不变。
3. 电荷的量子性： qne
e1.6012 0 1C 9 -----基本电荷量
§11.2
一、库仑定律
库仑定 律与+叠q 加原r理+q
1.点电荷模型
F2 1
P
F1 2
当带电体的形状、大小与它们之间的距离相比可以忽略时，
可以把带电体看作点电荷。
2.库仑定律 ----静电力所服从的规律 真空中两个静止点电荷之间相互作用力的大小与这两个点
电荷所施静电力的矢量和--------电场力的叠加原理。
q2
-
FF01F02
+
Fo2
q1
+
F
F Fi
qo
Fo1
i
连续带电体对点电荷的作用
FdF
dq
+
q dF
F x dF x F y dF y
§11.3 电场和电场强度
一、电场 —— 电荷周围存在着的特殊物质
产生
电场
EA
作用
电荷A
电荷B
作用
P
n
E Ei
i
3.连续带电体的场强
dE
1
4 0
dr2qer
Y
E
q
dE
q
1
4 0
dr2qer o
dE
r P
dq
Ex dEx;
X
q
Z
E y dE y;
q
dV (体电荷） dq dS (面电荷）
Ez dEz ;
dl (线电荷）
q E E xiE yjE zk
电场的基本特性：
电场
EB
产生
对放入其中的电荷有力的作用，称为电场力。
静电场： 静止的电荷所激发的电场称静电场。
静电力： 静电场对电荷的作用力称静电力。
二 电场强度 — 描述电场性质的基本物理量
实验发现：给定场点 F /q
F
Q q0
Q
场源
电荷
B
q0
A
q0
方向：向右
（2）计算 P＇点的场强：
1q
EE40r2l42 EEE
方向如图
选取坐标如图
E
E
E
r
y P′
r r
ExExEx2Ex2Ecos
-q
EyEyEy0
cos l 2
Ol
+q
x
总场强的大小为
r2 l2 4 1
ql
E沿
x
E |E x|2E co s4
轴负方向。E 410(r2ql2l4)32
i
0(r2l2
3
4)2
rl 时，称为电偶极子， l 由 q q,
pql称为电偶极矩(简称电矩）。
E
y
P 点的场强的大小为
E
P′
EP4102rq3 l4102r3p
E
r
r r
P 点的场强的大小为
EP 410rq3l410rp3
场强方向如图所示。
-q
O
l
+q
Px
r
q 2rl
EP
40 (r2
n i
Ei
点电荷系在空间任一点所激发的总场强等于各个点 电荷单独存在时在该点各自所激发的场强的矢量和。
四、场强的计算
1.点电荷的场强
+q er
rE
P
q E 4 0 r 2 e r
q
4 0 r 3 r
2.点电荷系的场强:
q1
r1qn
rn
q2
r2 ri
qi
E E 1 E 2 E n
注意 ⑴ 电场强度是反映电场性质的物理量，与检
验电荷q0存在与否无关，而由场本身决定。 (2)在电场中，空间每一点都相应有一个 E,
E是空间位置 矢量函数。EE(x,y,z)
2.点电荷的电场强度
F
qqo
4 0 r
2
er
F 1 Q
E q0
4π0
r2
er
Q r
Q r
q0 F F q0
E Q
C
F
q0
检验电荷
1. 定义：
E
Q：场源电荷 q 0 ：检验电荷
（检验电荷为点电 荷、且足够小,故对
原电场几乎无影响） F
q0
电场强度
E
F
q0
电场中某点处的电场强度 E等于位于该点处的
单位检验电荷所受的力，其方向为正电荷受力方向.
单位 N C 1或 V m 1
电荷 q在电场中受力 FqE
• 1820 年丹麦的奥斯特发现了电流的磁效应。（揭示了电与磁 之间的联系）
• 1831年法拉第发现了电磁感应现象。（进一步揭开了电与磁 之间的联系）
• 1865年英国物理学家麦克斯韦总结出电磁变化规律的方程 组 —— Maxwell 方程组。建立了电磁理论系统，形成完整电 磁场理论，完成了电磁统一。目前电磁现象的研究已深入到物 理学和其他各个领域。
电荷的电量q1 和q2的乘积成正比，而与这两个点电荷之间的距离 r的平方成反比，作用力的方向沿着这两个点电荷的连线，同号 相斥， 异号相吸。
F 21F 12410qr1q22e21
08 .8 5 1 1 0 c 2 2/(m N 2)---真空电容率(真空介电常数)。
二、电场力的叠加原理
当空间有两个以上的点电荷时, 作用于在某一点电 荷上的总静电力等于其它各点电荷单独存在时对该点
l2 4
)2
EP
1
ql
40(r2l2
3
4) 2
例2. 有一均匀带电直线 ,长度为L,总电荷为q ,线外一点P
离开直线的垂直距离为a ,P点和直线两端的连线与P点到
直线的垂线夹角分别为 θ1和θ2 。求P点的场强。
E Q
三、电场强度叠加原理:
若电场是由n个点电
荷q1、 q2… qi …qn 共同
激发的，这些电荷的总体 称为电荷系。
qn
q1
r1
q2
r2
qi ri
rn
P.
q0
检验 电荷 q0 在 电荷系电 场中某n 点P， q0受的力：
E E E
F 电 qF场0F 1 强 qF度F 012 的 F q叠02加 原F n 理F q0n i E F1iE 2iE in
电磁学概述
（electromagnetism）
电磁学是研究电磁现象的规律的学科。即研究电荷和电流产 生电场和磁场的规律、电场和磁场的相互联系、电磁场对电荷 和电流的作用及所引起的各种效应等。
• 在两千年以前，人们就认识到了电现象和磁现象。起初人们对 电现象和磁现象的认识是相互独立的，从而发展成了彼此独立 的两个学科——电学和磁学。
例1 电偶极子的场强计算。
计算 (1) P点的场强：
-q
解:
1q
E 4 0 (r2l )2 方向向右
E
410
q (r2l )2
总场强的大小为
方向向左
EEE4q0(r 12 l)2(r 12 l)2
l
+q
E P
E
r
q 4(r 0(r2 l) 2 2 l)q 2((rr 2 2 ll))2 24q0(r22 rl4 2l)2