静电场2010_大学物理

1、同学们好！,库仑(1736 1806)法国工程师、物理学家。 1773年发表有关材料强度的论文，所提出的计算物体上应力和应变分布情况的方法沿用到现在。 1777年开始研究静电和磁力问题，发明扭秤,能够测量108N的微弱作用。 1779年对摩擦力进行分析，提出有关润滑剂的科学理论。1785-1789年，用扭秤测量静电力和磁力，导出著名的库仑定律。,扭秤,本篇特点：,.场不具有不可入性，所以叠加原理地位重要。,.更多地运用高等数学手段，如用求空间矢量的通量 和环流的方法来描述场的规律。,1. 研究对象不再是分离的实物，而是在空间连续分布 的场，用空间。

2、吴庆文 勘误 教材P178 q qB内 0应为q qB内 0 第6节静电场中的导体 电势差 b 静电势能 电势 电势零点的选取 定义法 叠加法 静电场的环路定理 电场力是保守力 静电场是保守力场 电场力做功与路径无关 无旋场 2 等势面 1 在同一等势面上移动电荷 电场力作功恒为零 2 电场线与等势面处处正交 3 电场线方向指向电势降低方向 4 若相邻等势面电势差相等等势面密处场强大 等势面疏处场。

3、计算步骤:,几种典型带电体的电场分布,几种典型带电体的电场分布,三真空中的高斯定理,（）电场线,（）电通量,使场强处处与面法线方向平行，且面上场强为恒量。这种面 上的电通量简单地为 ES 。,选取高斯面的技巧：,使场强处处与面法线方向垂直，以致该面上的电通量为零。,五电势能、电势,（）电势,（）电势差,（）电势的计算,。

4、1.对电荷的基本认识电荷量子化 基本性质 1 电荷有正负之分； 2 电荷量子化； 电子电荷e = 1.60210-19C q = en (n = 1.2.3) 3 同性相斥，异性相吸. 二 电荷守恒定律 在孤立系统中,电荷的代数和保持不变. （自然界的基本守恒定律之一）,一.电荷守恒定律,二.库仑定律( Coulomb Law)1785年，库仑通过扭称实验得到。 1.表述,在真空中， 两个静止点电荷之间的相互作用 力大小，与它们的电量的乘积成正比，与它们 之间距离的平方成反比；作用力的方向沿着它 们的联线，同号电荷相斥，异号电荷相吸。,电荷2 受电荷 1的力,从电荷1指向电荷2,若表示 。

5、电磁学 电磁学研究电磁现象规律的学科 电荷 电流产生电场 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 第一章真空中的静电场 1 1电荷 1 2库仑定律与叠加原理 1 3电场电场强度 1 4静电场及其叠。

6、3.1 静电场的保守性,电荷q0在点电荷q的场中移动， 电场力作功：,一、静电场力的功,元功,第三章 电势,场强的线积分与路径无关,在静止点电荷的电场中，电场强度的线积分和积分路径无关（静电场力做功与路径无关）只与始末位置有关。,对于由多个静止点电荷组成的系统或静止的连续带电体激发的场强，由场强叠加原理:,积分与路径无关,对任何静电场，电场强度的线积分都只取决于起点和终点的位置而与积分路径无关静电场的保守性,在静电场中，场强沿任意闭合路径的线积分等于零，称为静电场的环路定理或环流定理。,静电场的保守性还可表述为：,移。

7、3.1 静电场的保守性,电荷q0在点电荷q的场中移动， 电场力作功：,一、静电场力的功,元功,第三章 电势,场强的线积分与路径无关,在静止点电荷的电场中，电场强度的线积分和积分路径无关（静电场力做功与路径无关）只与始末位置有关。,对于由多个静止点电荷组成的系统或静止的连续带电体激发的场强，由场强叠加原理:,积分与路径无关,对任何静电场，电场强度的线积分都只取决于起点和终点的位置而与积分路径无关静电场的保守性,在静电场中，场强沿任意闭合路径的线积分等于零，称为静电场的环路定理或环流定理。,静电场的保守性还可表述为：,移。

8、第三节 高斯定理（求场强的方法3）,一.电场线的特点,（4）任何两条电场线不会相交；,（2）起于正电荷（或来自无限远处）,止于负电荷（或伸向无限远处）;,（3）不是闭合曲线,也不会在没有电荷的地方中断;,（1）曲线上每点的切线方向与该点的场强方向一致；,（5）电场线密的地方平均场强大，电场线疏的地方平均场强小。,几种常见电场的电场线,两个负电荷电场电场线,一正一负电荷电场电场线,一个负电荷电场的电场线,带等量正负电荷的平行板电场的电场线,演示实验,二. 电通量,(1) 数学定义:,(2) 物理意义:穿过曲面S的电场线根数。,(3) 单位:,M。

9、极 光,电 磁 学,（Electromagnetism）,电 磁 学 （Electromagnetism）, 电磁学研究的是电磁现象, 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。,的基本概念和基本规律：, 电荷、电流产生电场和,磁场的规律；, 处理电磁学问题的基本观点和方法,着眼于场的分布,（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, 对象：,弥散于空间的电磁场，,方法：, 观点：,电磁作用是“场”的作用,基本实验规律,综合的普遍规律,（特殊）,（近距。

10、1,第四篇,电磁学,2,真空中的静电场,electrostatic field in vacuum,3,静电场-相对于观察者静止的电荷产生的电场 两个物理量：电场场强、电势； 一个实验规律：库仑定律；两个定理： 高斯定理、环流定理,静电场,第九章,4,9-1 电荷 库仑定律,一、电荷,1、两种电荷：正电荷“ +”、负电荷“ ”,同号相斥、异号相吸,3、电荷量子化,2、电荷守恒定律,电荷的量子化效应： q=ne,在一个与外界没有电荷交换的系统内, 正负电荷的代数和在任何物理过程中保持不变。,实验证明：微小粒子带电量的变化不是连续的，只能是某个 元电荷e的整数倍。,4.电荷的。

11、,大学物理电子教案,静电场,第八章 真空中的静电场,基本内容,电荷 库仑定律电场 电场强度电通量 高斯定理静电场力的功 电势,8.1 电荷 库仑定律,一、电荷(charge)1、电荷与电性 自然界只存在两种电荷,同性相斥、异性相吸。 规定: 用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷； 用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷。2、电荷守恒定律 使物体带电的方法有以下几种： 、接触起电（电荷的转移，电子的转移）,、 摩擦起电 电荷既不能创造也不能被消灭，只能从一个物体转移到另外一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分。也就是说，在任何物理过程中，电荷的代数。

12、第八章 静电场, 电场 电场强度 电通量 高斯定理 电场力的功 电势,81 电场 电场强度,一 电荷,对电的最早认识：摩擦起电和雷电,两种电荷：正电荷和负电荷,电性力：同号相斥、异号相吸,Electric field、Intensity of Electric Field,b.感应起电:,电荷在一个物体上移动。,c.原子核反应,a.摩擦起电:,电荷从一个物体, 转移到另一个物体。,起电的三种方法,宏观带电体的带电量qe，准连续,夸克模型,密立根,1. 电荷量子化,为电子电量,“夸克之父”盖尔曼,如：,起电机,2. 电荷守恒定律,不管系统中的电荷如何迁移，系统的电荷的代数和保持不变.,（自然。

13、7-12 一半径为 r 的半球面均匀带电，电荷面密度为s 。求球心处的电场强度。,已知：r ,求：E0,解：均匀带电圆环的场强为,7-15 图中电场强度的分量为Ex=bx1/2,Ey=Ez=0,式中b = 800N/(C.m1/2)，设d =10cm,试计算 （1）通过立方体表面的总E 通量； （2）立方体内的总电荷量。,已知：Ex=bx 1/2, b = 800N/(C.m1/2)， Ey=Ez=0,d =10cm, 求： (1) , (2) q,=1.04 N.m2/C,= 9.210-12 C,（2）,7-19 一层厚度为d =0.5cm的无限大平板，均匀带电，电荷体密度为 =1.010-4 C/m3 。求:（1）这薄层中央的电场强度；（2）薄层内与其表面相距0.1cm处的电场强 。

14、第三篇 电磁学,第八章 静止电荷的电场,主要内容 描述静电场的两个基本物理量：电场强度 和电势 静电场的两个基本定理：高斯定理和环流定理 电势与电场的关系,相对于观察者为静止的电荷称为静电荷。它在空间所产生的场为静电场，它是电磁场的一种特殊状态。重点讨论真空中的静电场。,结构框图,重点 真空中的库仑定律 点电荷的概念 电场强度矢量 场强叠加原理难点 电场强度矢量的计算（叠加法）,8.1 静电的基本性质,一、电荷的极性 电荷的概念 把带电体所带的电称为电荷。 正电荷和负电荷,物体带电的方法,、接触起电（电荷的转移，电子的转。

15、第五章 静电场,静电场-相对于观察者静止的电荷产生的电场 稳恒电场不随时间改变的电荷分布产生不随时间改变的电场两个物理量： 场强、电势； 一个实验规律：库仑定律；两个定理： 高斯定理、环路定理,1 电荷及其相互作用,摩擦起电和雷电：对电的最早认识,8-1 电荷 库仑定律,电荷的种类：正电荷和负电荷,电性力：同号相斥、异号相吸,电量：物体带电的多少,起电机,使物体带点的方法： 摩擦起电 感应起电,对于一个系统，如果没有净电荷出入其边界，则系统正负电荷的代数和保持不变。- 电荷守恒定律 物理学中的基本定律之一,电荷守恒定律,1.电。

16、10.10 静电场中的电介质,10.10.1电介质对电容的影响 相对电容率,为电介质的相对电容率或相对介电常数,是相对电容率定义式， 也是相对电容率的测量公式。,充满均匀电介质的电容器的电容,电介质内的出场强,10.10.2 电介质的极化,电位移矢量,通过任意闭合曲面的电位移通量等于闭合曲面所包围 的自由电荷代数和。,有介质时的高斯定理,自由电荷,10.11 电位移矢量 有电介质时的高斯定理,适用于各向同性的均匀电介质,例10.13 如图所示，半径为 的导体球带电量为q，与球同心的导体薄球壳半径为 ，带电量为Q，球与球壳间充满均匀各向同性的电介质1。

17、2019/2/21,1,9 静电场,大学物理,2019/2/21,2,9.1 电荷的相互作用 叠加原理,9.2 静电场、电场强度,9.3 静电场的高斯定理,9.5 电势差和电势,9.4 静电场的环路定律,9.6 电场强度与电势(位)梯度的关系,9.7 静电势能,2019/2/21,3,q是受力电荷,电荷的符号相同，力的方向与 r 矢量相同。,电荷的符号不同，力的方向与 r 矢量相反。,9.1 电荷的相互作用 叠加原理,2019/2/21,4,对于多施力电荷，用力的 叠加原理：,求q电荷力的计算量比较大。当空间电荷分布复杂时计算困难。电荷连续分布物体尤为困难。,2019/2/21,5,改写成：,注意到：,与受力电荷无关。