大学物理课件1-电场强度-电场叠加原理.ppt

1、参考书推荐参考书推荐:张三慧张三慧,大学物理大学物理(3rd),清华大学出版社清华大学出版社 马文蔚等马文蔚等,物理学物理学(5th),高等教育出版社高等教育出版社 赵凯华等赵凯华等,新概念物理学教程系列新概念物理学教程系列,高等教育出版社高等教育出版社 陆果陆果,基础物理学基础物理学,高等教育出版社高等教育出版社 马文蔚等马文蔚等,物理学物理学(5th)习题分析与解答习题分析与解答,高等教育出版社高等教育出版社 沈慧君等沈慧君等,大学物理学习题讨论课指导大学物理学习题讨论课指导(2nd),清华大学出清华大学出版社版社 物理与文化物理与文化,倪光炯倪光炯(2nd),高等教育出版社高等教育出版社

2、平时成绩平时成绩:1.期末成绩期末成绩=平时成绩平时成绩Q+考试成绩考试成绩P.平时成绩平时成绩满分满分100,Q=2025%,考试成绩满分考试成绩满分100,P=8075%.平时成绩包括作业平时成绩包括作业,考勤考勤,习题课习题课,课堂问答等课堂问答等.2.作业成绩分三档作业成绩分三档,A:正确率高正确率高90-100%,按时完成按时完成,条理清晰条理清晰,书写工整书写工整;B:正确率较高正确率较高60-90%,按时完按时完成成;C:正确率小于正确率小于60%.作业如有雷同作业如有雷同,任选其一计任选其一计分分,其余雷同者不得分其余雷同者不得分.未按时交作业可在下次交作未按时交作业可在下次交

3、作业时补齐业时补齐,补交一律按补交一律按C记录记录.不接受期末补交多次不接受期末补交多次作业作业.缺一次作业缺一次作业(包括雷同包括雷同)平时成绩减平时成绩减1分分.平时成绩平时成绩:3.每周第一次每周第一次物理课前收物理课前收上一周上一周作业作业.选择题和填空题选择题和填空题须简要写出依据须简要写出依据;计算题参照教材计算题参照教材例题形式例题形式解答解答.4.考勤采取随堂抽查考勤采取随堂抽查,无故缺勤一次减无故缺勤一次减1分分.5.课堂提问与习题讨论课积极参与课堂提问与习题讨论课积极参与,认真回答问题认真回答问题,可可得得12分分,平时成绩总分不超过规定最高分平时成绩总分不超过规定最高分.

4、6.平时成绩不出现负分平时成绩不出现负分.大学物理网大学物理网 http:/支持手机访问支持手机访问(省流量省流量)手机号码就低调了手机号码就低调了,亲们暂时用不到亲们暂时用不到tencent 微物理微物理sina 大学物理在线大学物理在线物理答疑群物理答疑群 73949189物理微课群物理微课群 212495592理论物理群理论物理群 218528878中学物理群中学物理群 203388356微积分微积分qq群群 315512979关注大学物理网关注大学物理网关注关注“微物理微物理”读点哲学读点哲学,对话于社会对话于社会;读点艺术读点艺术,对话于自我对话于自我;读点物理读点物理,对话于自然对

5、话于自然施大宁施大宁文化物理文化物理课程内容课程内容 热学热学 波动光学波动光学 机械力学机械力学 机械振动与机械波机械振动与机械波(基于机械力学基于机械力学)电磁学电磁学 狭义相对论狭义相对论,量子力学简介量子力学简介上上 学学 期期本本 学学 期期法拉第法拉第的电磁感应定律的电磁感应定律:电磁一体电磁一体库仑库仑定律定律:电荷与电荷间的相互作用电荷与电荷间的相互作用 (磁极与磁极间的相互作用磁极与磁极间的相互作用)奥斯特奥斯特发现电流的磁效应发现电流的磁效应,安培发现电流与电流间的相安培发现电流与电流间的相互作用规律互作用规律.电磁学是物理学第三次大综合的结果电磁学是物理学第三次大综合的结

6、果麦克斯韦麦克斯韦的电磁场统一理论的电磁场统一理论(19世纪中期世纪中期)赫兹赫兹在实验中证实电磁波的存在在实验中证实电磁波的存在,光是电磁波光是电磁波.工业技术上的重要意义工业技术上的重要意义:发电机发电机 电动机电动机 无线电技术等无线电技术等.电磁相互作用及规律电磁相互作用及规律电磁学静电场静电场恒定磁场恒定磁场变化的电磁场变化的电磁场 主要特点主要特点:研究对象不再是分离的实物研究对象不再是分离的实物,而是连续分而是连续分布的场布的场,用空间函数用空间函数(如如 等等)描述描述.BUE ,P.11/38人体电势为什么如此分布人体电势为什么如此分布?曲线意义何在曲线意义何在?有什么规律有

7、什么规律?与它带电的多少有关与它带电的多少有关与物体电荷的分布有关与物体电荷的分布有关P.12/389.1.1 电荷的量子化电荷的量子化自然界中存在两种电性相反的自然界中存在两种电性相反的电荷电荷,一种是一种是正电荷正电荷,另一种是另一种是负电荷负电荷.电荷电荷:带正电或负电的基本粒带正电或负电的基本粒子子,或这种粒子所带的电量或这种粒子所带的电量.C10602.119e1,2,3,nneq9.1.2 电荷守恒定律电荷守恒定律电绝缘系统电绝缘系统(不与外界交换电荷不与外界交换电荷)中中,电量的代数和保持不变电量的代数和保持不变.第第9章章 电荷与真空中的电场电荷与真空中的电场目前认为电子带电的

8、数值是电目前认为电子带电的数值是电量的最小单位量的最小单位,叫做基本电荷叫做基本电荷或基元电荷或基元电荷.该实验结论叫做电荷的量子化该实验结论叫做电荷的量子化,自然界的普遍规律自然界的普遍规律,最基本的量最基本的量子化结论之一子化结论之一.P.13/38+-电子对湮灭电子对湮灭+-电子对产生电子对产生重原子核重原子核P.14/38施力电荷指向受力电荷的施力电荷指向受力电荷的单位矢量单位矢量(径向单位矢量径向单位矢量).221rqqKF rerqqF20214041K22120/NmC1085.8真空中的介电常数真空中的介电常数:2.库仑定律库仑定律:1.点电荷点电荷:带电体的直线尺度带电体的直

9、线尺度(线度线度)远小于远小于其本身与其他带其本身与其他带电体之间的电体之间的距离距离,且带电体形且带电体形状可以忽略时状可以忽略时,该带电体可以该带电体可以视作带电的视作带电的“点点”,称作点电称作点电荷荷,静电学最基本的理想模型静电学最基本的理想模型.9.1.3 真空中库仑定律真空中库仑定律国际单位制中国际单位制中re21e12F1q2q21F12e212021214erqqF122021124erqqF1221FFP.15/383qNiiiiFFFF213.静电力叠加原理静电力叠加原理1F点电荷系对某点电荷的静电力点电荷系对某点电荷的静电力等于系内各点电荷单独存在时等于系内各点电荷单独存

10、在时对该电荷静电力的对该电荷静电力的矢量和矢量和.在连续带电体上选取微量电在连续带电体上选取微量电荷荷 dQ(电荷元电荷元)QQd0qFd31FQrrQqF300d41作用范围作用范围:目前认为在目前认为在10-15 107m12F1q2q21F连续带电的物体对附近电荷的连续带电的物体对附近电荷的静电力求法静电力求法:rrQqF300d41dr不是积分下限不是积分下限,表示积分变量表示积分变量的定义域的定义域(取值范围取值范围).P.16/38例例9-1.在氢原子中在氢原子中,电子与质子电子与质子的距离约为的距离约为5.3 10-11m.对比它们对比它们之间的静电力和万有引力之间的静电力和万有

11、引力.解解:1.“场场”的提出的提出牛顿牛顿:超距作用超距作用 笛卡尔笛卡尔:靠靠“以太以太”传递传递法 拉 第法 拉 第:“场场”的 概 念的 概 念(1837)麦克斯韦麦克斯韦:建立电磁场方程建立电磁场方程,定定量描述场的性质和运动规律量描述场的性质和运动规律.电荷电荷9.2.1 电场电场存在于电荷周围存在于电荷周围,传递传递电荷与电荷之间相互作用的电荷与电荷之间相互作用的一种特殊一种特殊.已知已知:M=1.67 10-27 kg G=6.67 10-11 Nm2kg-2 m=9.11 10-31 kgNreFoe821112219221023.8103.51085.84)106.1(41

12、2rmMGFGN471064.3391027.2GeFFP.17/38场的物质性体现在场的物质性体现在:1.对身处其中的带电体有力的作对身处其中的带电体有力的作用用,表明表明电场具有动量电场具有动量;2.电场力可以作功电场力可以作功,表明表明电场具有电场具有能量能量.场与实物的共性场与实物的共性:1.都是客观存在都是客观存在;2.存在形式也都是多样的存在形式也都是多样的;3.遵循质量守恒遵循质量守恒,能量守恒能量守恒,动量动量守恒和角动量守恒等规律守恒和角动量守恒等规律;4.既不能创生既不能创生,也不能消灭也不能消灭,只能只能由一种形式转变为另一种形式由一种形式转变为另一种形式.场与实物的区别

13、场与实物的区别:2.实物不能达到光速实物不能达到光速,场以光速传场以光速传播播;3.实物受力产生加速度实物受力产生加速度,场不能被场不能被加速加速;4.实物具有不可入性实物具有不可入性,以间断形式以间断形式存在存在,可以当作参考系可以当作参考系;场具有场具有可入性可入性,以连续形式存在以连续形式存在,具有具有可叠加性可叠加性,不能当作参考系不能当作参考系.:实物周围存实物周围存在相关的场在相关的场,场传递实物间的相场传递实物间的相互作用互作用,场和实物可以相互转化场和实物可以相互转化.现代物理认为场是更基本的现代物理认为场是更基本的,粒子是场处于激发态的一种表粒子是场处于激发态的一种表现现(电

14、子对的产生和湮灭电子对的产生和湮灭).1.实物质量密度大实物质量密度大(1000kg/m3),场质量密度很小场质量密度很小(10-23kg/m3),无静止质量无静止质量;P.18/389.2.2 电场强度电场强度场源电荷场源电荷:产生电场的点电荷产生电场的点电荷,点电荷系点电荷系,或带电体或带电体.试验电荷试验电荷:电量足够小的点电荷电量足够小的点电荷.略去对场源电略去对场源电荷分布的影响荷分布的影响与与场点场点对应对应试验电荷试验电荷q0在电场在电场P点所受静电点所受静电力力 与与q0电量的比值即为该点的电量的比值即为该点的电场强度电场强度,简称场强简称场强:F恒恒矢矢量量0qFE大小大小:

15、等于单位试验电荷在该等于单位试验电荷在该点所受电场力的大小点所受电场力的大小方向方向:正试验电荷的受力方向正试验电荷的受力方向单位单位:N C-1 或或 V m-19.2.3 点电荷与点电荷系的点电荷与点电荷系的 电场强度电场强度1.点电荷的电场强度点电荷的电场强度由库仑定律由库仑定律,试验电荷受力试验电荷受力:rrQqF30041rQFrerQqFE20041rerQE2041P.19/38讨论讨论:反映电场本身的性质反映电场本身的性质,与试验与试验电荷无关电荷无关.电场强度是点函数电场强度是点函数静电场静电场),(trEE)(rEE均匀电场均匀电场:电场强度在某一区电场强度在某一区域内大小

16、域内大小,方向都相同方向都相同.电荷在电场中受力电荷在电场中受力:EqFQEFQd2.点电荷系的电场强度点电荷系的电场强度由静电场力叠加原理由静电场力叠加原理nFFFF21002010qFqFqFqFEnnEEE21iE点电荷系电场中某点的场强等点电荷系电场中某点的场强等于各点电荷单独存在时在该点于各点电荷单独存在时在该点产生场强的产生场强的矢量和矢量和,这叫做电场这叫做电场叠加原理叠加原理.静电场是空间矢量函数静电场是空间矢量函数.rerQE2041带电体在电场中受力带电体在电场中受力:P.20/383.连续带电体的电场强度连续带电体的电场强度rrqE30d41dEdrPqdVSlqdddd建立直角坐标，分解建立直角坐标，分解Ed积分积分zzyyxxEEEEEEdddkEjEiEEzyx