《8-1电荷守恒定律及库仑定律》由会员分享，可在线阅读，更多相关《8-1电荷守恒定律及库仑定律（28页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、8-1 电荷的量子化 电荷守恒定律8-2 库仑定律8-3 电场强度8-4 电场强度通量 高斯定理8-6 静电场的环路定理 电势能8-7 电势8-8 电场强度与电势梯度8-9 静电场中的电偶极子,第八章 静电场,一 静电场二 电场强度三 点电荷的电场强度四 电场强度的叠加原理五 电偶极子的电场强度,8-3 电场强度,第一讲,8-1 电荷的量子化 电荷守恒定律,二 电荷的基本性质,1 电荷是代表物质间发生电力相互作用的一种属性,一 电荷,2 带电体：都有电荷的物体,3 电量(Q)：带电体所带电荷的多少。 在国际单位制中单位：库仑(C),1 自然界中只存在正、负两种电荷。 实验表明：异种电荷相互吸引
2、，同种电荷相互排斥。,2 电荷的量子性, 电荷量子, 电荷的量子性 电荷这种只能取离散、不连续的量值的性质 称为电荷的量子性。,实验表明：任何带电体的电量都为某一电荷单 元e的整数倍。即：q=ne (n=1,2,3,)这个 基本电荷单元e称为电荷量子。, 1986年国际推荐的电子电荷值为：,3 电荷守恒定律,在孤立系统中，不管系统中的电荷任何迁移，系统的电荷的代数和保持不变。,一般说来，带电体之间的相互作用力与许多因素有关，它不仅取决于电荷的正负、电量的多少，而且还与带电体的大小和形状有关，情况比较复杂。,8-2 库仑定律,几何线度比起它到其他带电体的距离小得多的带电体，称为点电荷。,一 点电
3、荷,二 库仑定律,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，同号电相斥，异号电荷相吸。,式中：,由施力电荷指向受力电荷,k为常数,值取决于式中各量单位,可由实验确定。,在国际单位制中,（ 为真空电容率）,静止电荷间的电作用力称为库仑力 (又称静电场力),库仑力遵守牛顿第三定律。即,例 在氢原子内,电子和质子的间距为 。 求它们之间电相互作用和万有引力,并比较它们 的大小。,解,(微观领域中,万有引力比库仑力小得多,可忽略不计.),一 静电场,8-3 电场强度, 历史上关于电荷间相互作用的观点,1 电场, 超
4、距作用, 近距作用,力的传递不需要之间物质，也不需要时间。,力的传递通过电场这种物质，需要一定时间。,实验证明近距观点是正确的。, 电场具有物质属性,电场是电荷周围存在的一种特殊物质。,2 电场力：电场对电荷的作用力,3 静电场,相对于观察者静止且电量不随时间变化的带电体周围存在的电场。,静电场对外表现：力的表现、功的表现、静电感应或极化。,通常称产生(激发)电场的电荷为源电荷。,其物质属性：具有能量和动量，有力的作用，能作功。,4 描述电场性质的两个物理量：电场强度和电势,二 电场强度,试验电荷q0放到任意场点P处，受力,试验表明：确定场点比值 与实验电荷q0无关。,定义：,要求：试验电荷为
5、点电荷、且足够小。 使得q0对原电场几乎无影响,电场中某点处的电场强度 等于位于该点处的单位试验电荷所受的力，其方向为正电荷受力方向。,单位:,电荷 在电场中受力,是场点坐标的矢量函数,各点的电场强度都相等的电场称为匀强电场,三 点电荷的电场强度,正负点电荷的电场中P点的场强如下图：,真空中点电荷的电场是非匀强电场，但具有 (球)对称性。,解,例 把一个点电荷( )放在电场中某 点处，该电荷受到的电场力为,，求该电荷所在处的电场强度。,四 电场强度的叠加原理,点电荷Qi对q0的作用力,电场强度的叠加原理,1 由n个点电荷组成的点电荷系,由力的叠加原理得q0所受合力,故q0处总电场强度,2 电荷
6、连续分布情况, 电荷体密度,点P处电场强度, 电荷线密度, 电荷面密度,点P处电场强度,点P处电场强度,从一对相距为l 的等量异号点电荷连线的中点向场点P画一位矢且满足：rr0的条件，则这一对等量异号点电荷叫做电偶极子。,五 电偶极子的电场强度,1 电偶极子轴线延长线上一点的电场强度,从负电荷到正电荷的径矢 称为电偶极子的极轴，电量q和极轴 的乘积称为电偶极矩，简称电矩。,2 电偶极子轴线的中垂线上一点的电场强度,解 建立坐标如图,例1 正电荷q均匀分布在半径为R的圆环上.计算在 环的轴线上任一点P的电场强度。,在圆环上取一长度为dl的电荷元dq，则：,又由对称性有,上式表明,均匀带电圆环轴线上任意点的电场强度,是该点距环心O的距离x的函数,即E=E(x) 。, 若xR，则(x2+R2)3/2x3,这时有, 若x0 ，则E0则,即环心处的电场强度为零。,(点电荷电场强度),此处为电场强度极大值的位置。,讨论：,例2 均匀带电薄圆盘轴线上的电场强度.,有一半径为R0,电荷均匀分布的薄圆盘,其电荷面密度为。求通过盘心且垂直盘面的轴线上任意一点处的电场强度.,解 建立坐标如图.,在圆盘上取一宽度为dR的电荷元dq，则：,由上例知圆环dq在距环心x处的电场强度为：, 若xR0，带电圆盘可看作是点电荷，这时有,讨论,
