大学物理电场强度PPT课件

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大学物理课件第五章静电场65页PPT

大学物理课件第五章静电场65页PPT
结论: 电场中各处的力 学性质不同。
2、在电场的同一点上放 不同的试验电荷
结论: F 恒矢量
q0
F3
q3
F1
q1
Q
q2
F2
电场强度定义:
E
F
qo
单位:N·C-1
1. 电场强度的大小为F/q0 。
2. 电场强度的方向为正电荷在该处所受电场 力的方向。
FqE
➢ 电场强度的计算
1.点电荷电场中的电场强度
n
Fi
E i1 q0
n Fi q i 1 0
n
Ei i1
q1 r0 1
F02r02q2 F
q0
F01
若干个静止的点电荷q1、q2、……qn,同时存在时的
场强为
n
E Ei
i 1
i
qi
4 π ori2
eˆri
3.连续分布电荷电场中的电场强度
将带电体分成许多无限小电荷元 dq ,先求出它在任意
目录
第五章 第六章 第七章 第八章
静电场 静电场中的导体和电介质 恒定磁场 变化的电磁场
第五章 静电场
5-1 电荷 库仑定律 5-2 电场 电场强度 5-3 高斯定理及应用 5-4 静电场中的环路定理 电势 5-5 等势面 电势梯度
5-1 电荷 库仑定律
➢ 电荷 带电现象:物体经摩擦 后对轻微物体有吸引作 用的现象。 两种电荷: • 硬橡胶棒与毛皮摩擦后 所带的电荷为负电荷。
Qi c
电荷守恒定律适用于一切宏观和微观过程( 例如 核反应和基本粒子过程 ),是物理学中普遍的基本定
律之一。
➢ 库仑定律
库仑定律描述真空中两个静止的 点电荷之间的相互 作用力。

大学物理 8-3 电场强度

大学物理 8-3 电场强度
8 – 3 电场强度
一 静电场
第八章静电场
实验证实了两静止电荷间存在相互作用的静电力, 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? 但其相互作用是怎样实现的? 电 场 电荷 场是一种特殊形态的物质 场 实物 电荷
物 质
8 – 3 电场强度
二 电场强度
第八章静电场
F E = q0
电荷面 电荷面密度
第八章静电场
dq σ= ds
1 σ er E=∫ ds 2 4π ε0 r S
+++ + q +++ +++ ++
+ ds +++ +
r
P
dE
dq 电荷线 电荷线密度 λ = dl 1 λ er E=∫ dl 2 4π ε0 r l
q
dl
r
P
dE
8 – 3 电场强度
五 电偶极子的电场强度 电偶极子的轴 0 电偶极矩(电矩) 电偶极矩(电矩) p =
y
λ (cos θ1 − cos θ 2 ) = 4πε 0 a θ λ E y = ∫ dE y = ∫ cos θ dθ θ 4πε a 0 λ = (sin θ 2 − sin θ1 ) 4πε 0 a
2 1
θ2
dq θ r y er
p x dE
o
讨论: 点极靠近带电直线, 讨论: 若a << L 即p点极靠近带电直线, 该带电直线视为“无限长” 该带电直线视为“无限长”
第八章静电场
,带电 线外一点p 例 一均匀带电直线长 L ,带电 q ,线外一点p到直线垂 直距离为a 点与直线两端连线与直线夹角分别为θ 直距离为a,p点与直线两端连线与直线夹角分别为 1和 θ2,求p点的电场强度。 点的电场强度。

大学物理电场强度-PPT

大学物理电场强度-PPT

E Ei
i 1
三、电场强度得计算
1、 点电荷得电场
E
F q0
q q0
4π 0r2
r0
1 q0
q
4π 0r2
r0
E
E
q
r0
r
PF
q0
r
r
特点:(1)就是球对称得;
当 r 0 时,
(2)就是与 r 平方成反比 得非均匀场。
E ∞? 此时,点电荷模型已失效, 所以这个公式已不能用!
2、 点电荷系得电场
场强的计算
求均匀带电半圆环圆心处的 E,已知 R、
dq
电荷元dq产生得场 dE 4 0 R2 dq
Y
根据对称性 dE y 0
E
dEx
dE
sin
0
Rd 4 0 R2
sin
4 0R2
( cos )
0
2 0 R
d o
R
dE
X
例4、均匀带电圆盘轴线上一点得场强。
设圆盘带电量为q,半径为R。
d E cos
cos x r
dq
r a
y
p d E//
r (a2 x2 )1 2
x
x
z d E dE
E
1
4 0
q
2a
dl r2
cos
1
4 0
q r2
cos
2 a
1
4 0
(a 2
qx x2)3
2
E
4 0 (
xq x2
a2
3
)2
i
xq
E
4 0 (
x2
a2
3
)2

大学物理课件 2 电场强度的计算

大学物理课件 2 电场强度的计算
P.6/38
q dq dl dl 2π R dq dE e 2 4 π 0r
O
r
P
d E

dE
x d E//
dq
dq
R
第9章 电荷与真空中的电场
r

dE
例9-5. 均匀带电圆平面的电场(电荷 面密度). 叠加原理: 圆盘 可看作由许多均 匀带电圆环组成.
F F1 F2 Fn E q0 q0 q0 q0
• 电场强度是点函数 E E (r , t ) 静电场 E E(r )
• 均匀电场 : 电场强度在某一区 域内大小, 方向都相同.
• 反映电场本身的性质, 与试验 电荷无关.
F F1 F2 Fn
ctgsinsincoscos第第99章章电荷与真空中的电场电荷与真空中的电场p538coscossinsin点电荷场强无限长均匀带电直线周围的场强公式第第99章章电荷与真空中的电场电荷与真空中的电场p638例例9944
9.2.2 电场强度
——描述电场强弱及方向性
第9章 电荷与真空中的电场
方向: 正试验电荷的受力方向
积分
E y dE y E z dE z
E
i
1 q e 2 r 4π 0 ri
E dE
3. 连续带电体电场
E Ex i E y j Ez k
dE
1 dq r 3 4π 0 r

P.2/38
例9-2. 求电偶极子的电场. 电偶极子: 相距很近的一对等量 异号电荷. l
r l
p 2 π 0r 3 (2) 连轴线中垂面上的场强

大学物理电介质内的电场强度

大学物理电介质内的电场强度
大学物理电介质内的电场强度

CONTENCT

• 引言 • 电介质基础知识 • 电介质内的电场强度概念 • 电介质内的电场强度分布 • 电介质内的电场强度与物理现象 • 总结与展望
01
引言
主题简介
电场强度是描述电场中电场力作用强弱的物理量,其大小表示电 场中单位点电荷所受的静电力,方向与正电荷在该点所受的静电 力方向相同。
总结词
电场强度是电磁能量转换的重要参数, 影响电磁波的传播和吸收。
VS
详细描述
在电磁波传播过程中,电场强度是描述电 磁波能量的重要参数。不同频率和方向的 电磁波在介质中传播时,会与介质内的分 子相互作用,将电磁能转换为热能或其他 形式的能量。电场强度越大,电磁波的能 量越强,对介质的加热和吸收效果也越明 显。
03
电介质内的电场强度概念
电场强度的定义与计算
定义
电场强度是描述电场中电场力作用强 弱的物理量,用E表示。
计算
电场强度的大小等于单位电荷在该点所 受的电场力,计算公式为E=F/q,其中 F为点电荷所受的电场力,q为点电荷的 电量。
电场强度与电介质的关系
电介质对电场的影响
在电场中,电介质中的电场强度与真 空中的电场强度不同,因为电介质中 的电荷会受到束缚,使得电介质中的 电场分布和强度发生变化。
详细描述
在电力系统中,电介质起着绝缘作用,保证电气设备的 安全运行。在储能技术中,电介质用于储存电能,如电 解电容器的使用。此外,在电磁波传播方面,电介质如 玻璃、聚乙烯等是重要的传输媒介。在静电场和恒定磁 场中,电介质对场的影响可忽略不计,但在交变电磁场 中,特别是在高频电磁场中,电介质对场的影响不可忽 略,此时需要在原有电磁场方程中增加描述电场和磁场 能量与电介质有关的项,从而得到更精确的电磁场理论 。

大学物理教程6.2电场强度

大学物理教程6.2电场强度

E E 平面 E圆盘
( ) x i (1 )i 2 2 2 0 2 0 x R
2 0
x x R
2 2
i
第11章 静电场 第6章 静电场
(Q )
dq dq r r 3 3 3 (( Q ) 4 r Q ) 4 r 4π 00 0
第11章 静电场 第6章 静电场
11-2 库仑定律 6-2 电场强度
电荷元选取:
dq 体电荷分布 dV dq 面电荷分布 ds
dq dV
dq ds
ds
dq 线电荷分布 dl
2
o x
dx
x
d dx 2 d sin
第11章 静电场 第6章 静电场
11-2 库仑定律 6-2 电场强度
Ex
2
1
cos d (sin 2 sin 1 ) 4π 0d 4π 0d
Ey
2
1
cos d (cos 1 sin 2 ) 4π 0d 4π 0d
1
d L
y
Ex 0
Ey 2π 0 d
2
x
演示
Ex (sin 2 sin 1 ) 4π 0 d
Ey (cos 1 cos 2 ) 4π 0 d
第11章 静电场 第6章 静电场
11-2 库仑定律 6-2 电场强度
π y 2. 半无限长 即1 a 2 π 2 d 1 Ex Ey 4π 0 d 4π 0 d π 或 1 0 2 2 Ex Ey 4π 0 d 4π 0 d
讨论
1. 若x << R, 则 E 2 0

大学物理:电磁学PPT

大学物理:电磁学PPT

N F4
O
F2 B
en
M,N F1
O,P B
F2
en
l1 l1 M F1 sin F2 sin Il2 B l1 sin ISB sin 2 2 M IS B m B 线圈有N匝时 m NIS
2 电流元的磁场
dB
P *
I

Idl
0 Idl dB er 2 4 r
——毕奥-萨伐尔定律
r
3
磁场的叠加原理
B Bi
i
B dB
例 1: 判断下列各点磁感强度的方向和大小.
1 8 2Βιβλιοθήκη dB 0 1、 5 点 :
7
Idl
R
6 5 4
例 5:
一半径为R,均匀带电Q的薄球壳。 求球壳内外任意点的电场强 度。
0 r R 如图,过P点做球面S1 E dS E dS 0 E 0
S1 S1
r
P
+ + +
+
S +1
O
如图,过P点做球面S2 rR E dS E dS Q / 0
rB
(electric potential )
点电荷电场 中的电势:
V
Q 40 r
电势的叠加 原理:
V Vi
i
点电荷电场中常取 无穷远处为电势零点
点电荷的电场线和等势面:
两平行带电平板的电场线和等势面:
+ + + + + + + + + + + +

大学物理10.2 静电场 电场强度

大学物理10.2  静电场  电场强度
1 dq
2
r
R
x
dq
4π 0 r
dEx dE cos
O
E x dE x
1 4 π 0
1 4π 0
r
dq
2
cos
1 q
2
dq

cos r
2
dq

4 π 0 r
cos

E Ex
1
2
qx
2 3/ 2
4 π 0 ( R x )
E
1
2
qx
2 3/ 2
1. 点电荷产生的场强
E
q r 3 q0 4 π 0 r 1
F1 F2 Fn q0
F
F
q0
r
q
2. 点电荷系的场强
E F q0
qn
E1 E2 En
F
q0
q2
q1
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 — 电场强度叠加原理
-
E
讨论 (1) (2)

π
力偶矩最大 力偶矩为零 力偶矩为零 电偶极子处于稳定平衡 电偶极子处于非稳定平衡
2 0
(3)
π

4π 0a cos d
r a csc
(sin 2 sin 1 )

2
1

40 a
Ex

40 a
(sin 2 sin 1 )
y
P
E y dE y

40 a
(cos 1 cos 2 )
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精选10r3.电场强度r E
r F
q0
电场中某点的电场强度等于单位正
A
q0 B q0
试验电荷在该点所受的电场力。
q1
EA
r EB Ei
EE (x,y,z)
q2
q4 P
4.场强叠加原理
qi
q3
设有若干个静止的点电荷q1、q2、……qN
它们单独存在时的场强分别为 E1,E2,EN
则它们同时存在时的场强为 N
电偶极矩 pql
E
EP
基本方法:
E
vv v EEE
q l q
精选
14
(1)轴线上的场强
·· l = l ·r0
-q o×+q
r
E- P
×
E+
E
EEE
1
4o
(r
qrv0 l
)2
qrv0 (r l )2
2
2
r
l
时:
1 (r l
)2
1 r2
(1 l )2 2r
1 r2
(1
l r
E Ei
精选
i 1
11
三、电场强度的计算
1. 点电荷的电场
r
E rq F 04π qq 0 0 r2r r0q 1 04πq0r2r r0
E
E
r qr 0
rqP0
F
r
r
特点: (1)是球对称的;
当 r 0 时,
(2)是与 r 平方成反比 的非均匀场。
E ∞? 此时,点电荷模型已失效,
所以这精个选 公式已不能用!
▲ 有理化: 引入常量 0, 令
k 1 4 0
有: o4 1k8.8 5 1 0 1C 22/N m 2
0 —真空介电常量 (dielectric constant
of vacuum )
▲q1,q2包含符号,若q1,q2同号则为斥力,若 q1,q2异号则为引力。
精选
6
3.静电力的叠加原理
作用于某电荷上的总静电力等于其他点电荷单独存
结论:库仑力比万有引力大得多,
F Feg=38..6211004872.3103 9
所以在原子中,作用在电子上的
力,主要是电场力,万有引力完
精选全可以忽略不计。
8
§6-2 静电场 电场强度 一、电场
1.电荷间作用
电荷
电场
电荷
2. 对外表现: a. 力的角度:对电荷(带电体)施加作 用力
b.功的角度:电场力对电荷(带电体)
在时作用于该电荷的静电力的矢量和。
数学表达式
N
F Fi
离散状态
i 1
Fi
qqi
4 0ri2
ri0
连续分布
dF
qdq
4 0 r2 r0
FdF
精选
F2
r10 q
q1
q 2 r20
F
F1
7
例、在氢原子中,电子与质子之间的距离约为5.3×10-11m, 求它们之间的库仑力与万有引力,并比较它们的大小。 解:氢原子核与电子可看作点电荷
作功
精选
9
二、电场强度
{ 点电荷(尺寸小)
1.试验电荷q0及条件 q0足够小,对待测电场影响小
2.实验结果
①在不同场点,静止的试验电荷受的电场力不相同;
②在同一场点,改变静止试验r 电荷电量大小,试验电 荷所受力也不相同,但比值 F 是一个常矢量;
q0
③ 选择场中不同的场点,重复②的实验发现,比值 随着场点的不同这个矢量也在变化。
1.点电荷模型
r
可以简化为点电荷的条件:
d
d << r
2.库仑定律
F r kqr1q22rr0410 qr1q22rr0
r r 0 施力电荷指向受力电荷矢径方向的单位矢量
实验给出:k = 8.988010 9 N·m2/C2
精选
5
说明: ▲ 库仑定律适用的条件:
• 真空中点电荷间的相互作用
• 电荷对观测者静止
r
r
P
微积分思想
取电荷元: dq
q
dq r 0
v dE
1
40
dq r2
r r0
r
E
r dE
q
dq
4or2
r r0
体电荷 dq = dv 面电荷 dq = ds 线电荷 dq = dl
:体电荷密度 :面电荷密度 :线电荷密度
E
矢 量积分 化为分 量积分 E
x y
dE x dE y
E E xiE yjE zk精选 E z d E z
精选
3
§ 6-1 电荷 库仑定律
一、电荷 1.电荷的种类:正电荷、负电荷 2.电荷的性质:同号相斥、异号相吸 3.电量:电荷的多少 单位:库仑 符号:C 4.电荷守恒定律(演示) 5.电荷的量子化效应:q=ne n=1,2,3,...
e1.60 121 0C 9
精选
4
二、库仑定律与叠加原理 Q 1
17
例2. 求一均匀带电直线(已知q,L,a)在P点的电场。x
解:建立直角坐标系
v dE x
dE
v
取线元
r
dy
1 带电dydrrq dy
dE
F e = 4 10e r2 2 9 19 0 ( (1 5 ..6 3 1 1 1 1 0 0 ) )9 2 1 2 8 .2 1 8 0 N
万有引力为
Fg= Gm r2M 6.6 71 01 19.11(5. 033111. 061 1)721 02 73.61 04 7N
两值比较
12
2. 点电荷系的电场
E
Ei ×P
ri
·
· q1
q·2 qi
·· ·
点电荷系
点电荷qi 的场强:
r Ei
qi
4 o ri2
rv0
场强叠加原理
总场强:
r
E
i
qi
4ori2
rv0
精选
13
例 1. 求电偶极子的场强
电偶极子: 一对靠得很近的等量异号的点电荷
所组成的电荷系。 q, -q r l 具有相对意义。
)
2
E r4 q r v 0or1 2[(1r l)(1r l)]
2ql
4 o r 3
2 pr
4 or 3
精选
15
(2)中垂线上的场强 (自学)
由书 P181 例6-3,有:
p
E 4 or3
电偶极子场强分布的的特点:
E+
E ×P
E-
r
·· -q
o
p
+q
E
1 r3
精选
16
dE
3. 连续带电体的电场
大学物理学电子教案
静电场的概念与计算
§ 6-1 电荷 库仑定律 §6-2 静电场 电场强度
精选
1
第三部分 电磁学
1、什么是电磁学
电磁运动是物质的一种基本运动形式。电磁学是研究电 磁运动及其规律的物理学分支。
2、电磁学的主要内容
•电荷、电流产生电场和磁场的规律; •电场和磁场的相互作用; •电磁场对电流、电荷的作用; •电磁场中物质的各种性质。
3、学习电磁学的意义
•在现代物理学中的地位是非常重要的。
•深入认识物质结构。
•是学习电工学、无线电电子学、自动控制、计算机技术等学
科的基础。
精选
2
第六章
真空中的静电场
本章主要内容:研究真空中静电场的基本特性: 静电场的基本定律:库仑定律、叠加定律 静电场的基本定理:高斯定理、环路定理 描述静电场的物理量:电场强度、电势 静电场对电荷的作用
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