清华大学大学物理课程讲义PPT课件

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二. 点电荷的场强（intensity of point charge）
·
E p ×场点
r
q “源”点电荷 （相对观测者静止）
由库仑定律和电场 强度定义给出：
E
q
4
er
or2
点电E荷 分布 . 特E点 r1： 2 7
三.
······ q1
点q2 电rEi 荷× p系Ei的场电由强荷叠q加i E的原 场理强，i：总4E场qi i强eor：ri4i2qieorri i2
偶极子是 q 有微小位移而得到的；
四极子是 p有微小位移而得到的：
•• •
••
+q -q
• p
位 移
-q• +q
-q
-q -p
•
- p 或 +q 位
+q
•
+q • -q移 p -p
•
-q• +q
.
可
得
E
1 r4
14
*3. 任意点电荷系的场强：
••• •
••
q1 放若 pqiiq Oi qq 2qin r0， P 点系p i电若 处 （荷0 距， 电qi离则场r在为0>， 远主>电则离：荷在电E系远荷线离系r度1电处2 ）荷，，
电若 偶极 子q i的 0 电， 场 起p 主i 要0 作,用则：在远E 离 电r13荷系处，
电四极子的电场起主要作用： E 1
.
r4
15
实际上，点电荷系在远处的场强可以对电荷系
•• •
• •
ri
qi
q1
ri
O
qn
r
EPi 中4q的i0r某rii3点作i台4劳qi展0 开rr：rrii3
q2
在远场区： r >> ri
q p○
p
-q • p +•q
41or33(rr2p )rp
p
E
4
or3
.
3co2s1
12
（4）电偶极子在均匀电场中所受的力矩
p θ F+
F qE，
F-
E F qE，
MM M
l qE si
2
n
2
qlEsin pEsin
MpE
.
13
*2. 电四极子（electric quadrupole）的场强
( qi )r
4 0r 3
410r33(r r2p i)rp i
点电荷场强
电偶极子场强
.
17
四. 连续带电体的场强
将带源自文库体分割成无限多块无限小的带电体
dE P
EdE
q
dqer
4or2
r
体电荷 dqdv
：体电荷密度
面电荷 dqdS
：面电荷密度
q
dq 线电荷 dqdl
. ：线电荷密度 18
电磁学
(Electromagnetism)
▲ 电磁学研究的是电磁现象 的基本概念和基本规律： • 电荷、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、电流的作用；
• 电磁场对物质的各种效应。
.
1
▲ 处理电磁学问题的基本观点和方法
• 观点：电磁作用是“场”的作用（近距作用） • 对象：弥散于空间的电磁场，着眼于场的分布
qi
p×
1.电偶极子 (electric dipole)的场强
电偶极子：一对靠得很近的等量
r >> l
异号点电荷
·· -q l +q
它是个相对的概念，也是一种实际 的物理模.型（如有极分子）。 8
（1）轴线上场强
·· l = l ·er
-q o× +q
r
E- p
×
E+
E
EEE
1
4 o
(r
静电场 — 相对观测者静止的电荷产生的电场 本章内容：
△§1.1 电荷、电荷守恒定律
△§1.2 库仑定律
△§1.3 电场和电场强度
§1.4 叠加法求场强
§1.5 电场线和电通量
§1.6 高斯定理
§1.7 高斯定理应用举例.
3
△§1.1 电荷、电荷守恒定律
（electric charge, charge conservation law）
• 真空中
• 施力电荷对观测者静止（受力电荷可运动）
▲
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 —真空介电常数（vacuum permittivity）
有理化后的库仑定律：
F 214q1q0r222. 1er2
1F12
5
△§1.3 电场和电场强度
p称为电偶极矩（electric dipole moment）
.
10
（2）中垂线上场强（书P17—18例1.3）：
E+
E ×p
E-
r
·· -q
o
p
+q
E
4
p
or3
电偶极子E分布的的特点：E
1 r3
.
11
（3）一般情况：
EE//E
E
E
e
E
er
P
r
1
4
or3[2p//er
pe]
41or3[+ 2ppcsoisn ee r]
（electric field and electric field intensity）
§1.4 叠加法求场强
一. 场强叠加原理
(Superposition principle of electric field intensity)
点电荷系的总场强
EEi
i
Ei ─第i个电荷单独存在时，在场点的电场强度
△§1.2 库仑定律（Coulombs law）
F12
q•1
r21
• er21
q2
F21
F 21kqr12q212
er2
1F12
国际单位制（SI）中： q —库仑（C），F—牛顿（N） ，r —米（m）
实验定出： k = 8.988.010 9 N·m2/C2 4
▲ 库仑定律适用的条件： • 点电荷—理想模型
r r i3 (r r i)(r r i)32
r22rri32r312rr2ri
3
2
r3(13rr2.ri )
16
E 4 4 i 4 1 1 0 0r r 3 3 0r ii3 q(q i1 (q ir( ir r 3 rrir q )iir)r ii1 ( r 2 3 3 )r r rr 2 (r 2 q ii)r i)r
qer l
)2
qer (r l )2
r l 时：
2
2
1 (r l
)2
1 r2
(1 l )2 2r
1 r2
(1
l r
)
2
.
9
·· l = l ·er
-q o× +q
r
p
×
E
E 4 q e ror1 2[1 (r l)(1r l)]
p q l， 4l ： 2 qolq r 3 4q 2 por 3
•方法：基本实验规律
归纳 假设
（特殊）
综合的普遍规律 （一般）
▲ 电磁学的教学内容:
• 静电学（真空、介质、导体）
• 稳恒电流
• 稳恒电流的磁场 （真空、介质）
• 电磁感应
• 电磁场与电磁波 .
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第一章 真空中静电场的场强
(Intensity of Electrostatic Field in Vacuum）