大学物理第13章真空中静电场场强课件.ppt

1、 一一. .静止电荷的电场静止电荷的电场(1.1-1.7)(1.1-1.7) 三三. .电势（电势（1.1-1.51.1-1.5） 四四. .静电场中的导体静电场中的导体(4.1-4.4)(4.1-4.4) 五五. .静电场中的电介质静电场中的电介质(5.1-5.5)(5.1-5.5) 七七. .磁力磁力(7.1-7.5)(7.1-7.5) 八八. .磁场磁场(8.1,8.3-8.5)(8.1,8.3-8.5) 九九. .磁场中的磁介质磁场中的磁介质(9.1-9.5)(9.1-9.5) 十十. .电磁感应电磁感应(10.1-10.6)(10.1-10.6) 十一十一. .麦克斯韦方程组麦克斯韦

2、方程组(11.1)(11.1)场的场的性质性质场与物质的相场与物质的相互作用互作用实验规律实验规律电磁学教学内容：电磁学教学内容：C1060217733. 119e摩擦起电摩擦起电摩擦起电的本质：摩擦起电的本质：电子从一个电子从一个物体转移到另一个物体物体转移到另一个物体ABABABBA 213212121rrqqkF1r2r21r21F12F1q2qyzxOorrqqkF212212121rrro1221rr2112FF1231221rrqqk3.实验测得实验测得 229/CmN109875. 8k229/CmN100 . 94.k常用常数常用常数 0 表示：表示：041k其中其中 0=8.

3、8510-12 C2/Nm2-真空介电常量真空介电常量 220.41reFe2112199)103 . 5()106 . 1 (100 . 9N8101 . 82rmmGFpeg211273111)103 . 5 (107 . 1101 . 9107 . 6gFegFF -可不考虑可不考虑 FgN47107 . 3kg101 . 931emkg107 . 127pmnijjijiFF1nijjoijijjirrqq12041 1 1 力力：放入电场中的任何带电体都要受放入电场中的任何带电体都要受到电场所作用的力到电场所作用的力-电场力电场力2 2 功功：带电体在电场中移动时带电体在电场中移动时

4、，电场力电场力对它作功对它作功3 3 感应和极化感应和极化：电场中的导体或介质将电场中的导体或介质将分别产生静电感应现象或极化现象分别产生静电感应现象或极化现象二二.电场强度电场强度 试探电荷：试探电荷：满足满足1 线度充分小：线度充分小：试探电荷可视为点电荷试探电荷可视为点电荷, 以便能够确定场中每一点的性质以便能够确定场中每一点的性质2 带电量充分小带电量充分小：可忽略其对原有电场可忽略其对原有电场分布的影响分布的影响0qPD0qC0qA0qB0q02qPF203qPF30qFEnFFFF21niiF10qFE00201qFqFqFnnEEEE21niiE1Prq020041rrqqF0q

5、FE02041rrq EEErEr020012110141,41nnnnrrqErrqEnEEEE21niiiirrq10204 lqqEErlqqOAx20) 2/(41lrqE20) 2/(41lrqEEEEA220) 2/(1) 2/(14lrlrq2240)2/1 ()2/1 (42rlrlrqrl30241rqlEA30241rpe30241rpEeAqqOrByEEBE) 4/(41220lrqEEcoscosEEEB在在 y 方向上，方向上， 和和 的分量相互抵消的分量相互抵消EEcos2 E22)2/(2/coslrl2/3220) 2/(41lrqlEB3041rqlEB30

6、41rpEeB3041rpeQdqPr02041rrdqEdEdE02041rrdq kdEjdEidEEzyx体分布dvdq线分布dl面分布dsEdxyOLPdyxyordydqdyLq02041rrdqEdjdEidEEyxjdEidEsincosjrdyirdysin41cos412020cosxr tgxydxdy2cos0000sin41cos4100jdxidxEix00sin2412220)(2/sinxLLixxLEL2220)(4ixE02ixLE204ixq204ixxLEL2220)(4xxPdlxEdEdROEdrdlRqdq202041rrdqEdxEdEidEcos

7、idlrRql20cos241xEdEdxxPROEdrrxcos222RxrRdll2iRxqxE2/ 3220)(41ixqE20410E0)(412/ 3220RxqxdxddxdERx22ROxPxrdrEdrdrdq2irxxdqEd2/ 3220)(41irxrdrx2/3220)(241EdERoirxrdrx2/ 3220)(42ixRx)1 (2220iE02ixRxE)1 (2220222222/ 122)(83)(211)1 (xRxRxR22211xRixRE2024ixq204ixRxE)1 (2220叠加法求场强叠加法求场强1、选取电荷元、选取电荷元dq线元线元dl

8、ds面元面元dv体元体元或或 利用已知结果利用已知结果线线面面2、给出、给出dE 及其方向及其方向3、给出、给出 的分量，的分量， 由场源电荷分布的对称性分析分量叠加后的情况由场源电荷分布的对称性分析分量叠加后的情况Ed4、积分运算、积分运算O模型见模型见13-1313-13题题AEBEABEdSdNESEESEESEScosESSSnSEndSEdSdESdESEEdSESdESSdEndSnnSdSESdE内Siq01Sq 简证简证 SESdESdSESEdS220441rrq0q SqS SSESdE0qqS0ESiEiSdE0/iq0S1q3qiqnq2qSESdEEnEE21SdEE

9、ESn21内Siq01VEdV010iqE3 3、源于库仑定律，高于库仑定律，是静电场性质源于库仑定律，高于库仑定律，是静电场性质 的基本方程。的基本方程。讨论讨论1 1、 是高斯面上各点的场强，由闭合面内、外是高斯面上各点的场强，由闭合面内、外 电荷的分布决定电荷的分布决定E2 2、电通量电通量EdSS只取决于闭合面内的电量只取决于闭合面内的电量0int qsdES一般步骤一般步骤: :+OR0d1SSE02dQSESr1S20 4rQE02 4QErr2s例例1 一半径为一半径为 , 均匀带电均匀带电 的薄球壳的薄球壳. 求球壳内外任意点求球壳内外任意点的电场强度的电场强度.RQ20 4R

10、QrRoE（1）球壳内）球壳内Rr 0Rr （2）球壳外）球壳外0E解解: 电场分布具有球对称，选同心球面为高斯面电场分布具有球对称，选同心球面为高斯面场强在场强在R R处不连续处不连续SEsdESEdsSdsE24 rERQ外ErE24Rr0Qr2041rQE外rrQE3041外内ErE24dV0130341r03324QRrEr内304RQrE内RrrEr0RrRQE304内3)34(RQ场强在场强在R R处连续处连续EESEsdE12SE01S02E2S1S3SEE231SSSs dEs dEs dEhrP2S1S3SSEsdE321SSSs dEs dEs dE3SsdE3SdsErh

11、E202hrhErE02rrE202例例5一无限大一无限大,厚为厚为b,体电荷密度为体电荷密度为p的的均匀带电板均匀带电板,求板内求板内.板外电场的分布板外电场的分布.见习题见习题19.18bXY解解: a:板内板内。 因中间面上电场为零因中间面上电场为零 选立方体为高斯面选立方体为高斯面,上上.下下.前前 后四个面上电通量为零后四个面上电通量为零.SS=q/0= S 2X/0 E= x/0(|x|b/2)SESdEE2b:板外板外。可看成无数多个无限大带电可看成无数多个无限大带电平板产生的场强的叠加。平板产生的场强的叠加。一个无限大平板产生的场强：一个无限大平板产生的场强： dE=/20=dx/ 20(dq=sdx= s = dx）E=0b dx/ 20 = b/20 利用高斯定律解利用高斯定律解E较为方便较为方便 常见的电荷分布的对称性：常见的电荷分布的对称性： Q的分布具有某种的分布具有某种对称性对称性的情况下的情况下在场源电荷在场源电荷均匀带电的均匀带电的球体球体球面球面点电荷点电荷球对称球对称柱体柱体柱面柱面带电线带电线柱对称柱对称无限长无限长平板平板平面平面面对称面对称无限大无限大