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1、例题4 均匀带电圆盘轴线上一点的场强设圆环带电量为 ，半径为例题3 均匀带电圆环轴线上一点的场强设圆环带电量为 ，半径为例题2 求均匀带电细棒中垂面上一点的场强例题1 求电偶极子中垂线上距离中心较远处一点的场强1.4 静止的点电荷的电场及其叠加1.3 电场和电场强度1.1 电荷 电荷守恒定律提纲JD_1QZBJD_ZZB第一章第一章 真空中的静电场真空中的静电场 1 电相互作用1.2 库仑定律 静电力的叠加原理1第一章第一章 真空中的静电场真空中的静电场 1 电相互作用n1.1 电荷 、电荷守恒定律n1. 两种电荷:正电荷、负电荷n摩擦起电，静电感应(electrostatic inducti
2、on)n一些概念n电中性、电量n导体（conductor)、绝缘体(insulator)或电介 质(dielectric)、n半导体（semiconductor)。n自由电子、载流子(carrier)、空穴(hole)22.电荷守恒定律（law of conservation of charge) 表述：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。n电荷守恒定律适用于一切宏观和微观过程( 例如 核反应和基本粒子过程 )，是物理学中普遍的基 本定律之一。 电荷量子化n19061917年，密立根（R.A.millikan )，液滴法测定了电子电荷，证明微小粒
3、子 带电量的变化是不连续的，它只能是元电 荷 e 的整数倍,即粒子的电荷是量子化的。3n迄今所知，电子是自然界中存在的最小负电荷，质 子是最小的正电荷。n1986年的推荐值为：e =1.6021773310-19库仑 (C)n库仑是电量的国际单位。n电荷量子化(charge quantization)是个实验规律。n假定中子电荷等于质子和电子电荷的代数和，n现有的实验结果这表明： 电荷量子化已在相当高的精度下得到了检验。4 电荷的相对论不变性：n在不同的参照系内观察，同一个带电粒 子的电量不变。电荷的这一性质叫做电 荷的相对论不变性。5表述：在真空中两个静止点电荷之间的作用力与它们的电 量的乘
4、积成正比，与它们之间距离的平方成反比 。表示单位矢量1.2 库仑定律(Coulomb law) 静电力的叠加原理6库仑力满足牛顿第三定律是国际单位制中的比例系数称为真空电容率或真空介电常量。7实验表明，库仑力满足线性叠加原理， 即不因第三者的存在而改变两者之间 的相互作用。静电力的叠加原理：静电力的叠加原理：81.3 电场和电场强度一、电场(electric field)的物质性质：1. 电荷之间的相互作用是通过电场传递的， 2. 凡是有电荷的地方就有电场! 3. 电场内的任何带电体，都会受到电场的作 用力，这就是所谓的近距作用。电荷 电场 电荷92.场的物质性体现在： a.给电场中的带电体施
5、以力的作用。 b.当带电体在电场中移动时，电场力作功. 表明电场具有能量 c.变化的电场以光速在空间传播，表明电 场具有动量n电场具有动量、质量、能量，n体现了它的物质性.n3.电场与实物之间的不同在于它具有叠加性 。(同类实物具有可加性)静止电荷产生的场 叫做静电场(electrostatic field)10二、电场强度二、电场强度 ( (electric field strength)electric field strength)1. 试探电荷： 本身电荷足够小；占据空间也 足够小，放在电场中不会对原有电场有显著的影响。2. 将 放在点 电荷系产生的电场中，受到的作用力为 ，为描述电场
6、的属性引入一个物理量电场强度(简称为场强）：它与试探电荷无关，反映电场本身的性质。单位正电荷在电场中 某点所受到的力。物理 意义113. 单位 在国际单位制中(SI)电场是一个矢量场(vector field)力的单位是牛顿N; 电量 的单位是库仑C场强单位是N/C。或者叫做伏特/米4、点电荷产生的场位矢O 场源12表示 的单位矢量。1.41.4、场强的叠加原理：、场强的叠加原理：一、电场中任何一点的总场强等于各个点电荷在该点 各自产生的场强的矢量和。这就是场强叠加原理。13二、点电荷系 的电场中的场强14三、任意带电体（连续带电体)电场中的场强将带电体分成很多元电荷 dq ,先求出它在任意
7、场点 P 处的场强对场源求积分，可得总场强：以下的问题是如何选出合适的坐标， 给出具体的表达式和实施计算。15体电荷分布的带电体的场强面电荷分布的带电体的场强线电荷分布的带电体的场强电荷的体密度电荷的面密度电荷的线密度16四、例题1：求电偶极子中垂线上距离中心较远处一点的场强等量异号电荷 、 ，相距为 ，它相对 于求场点很小，称该带电体系为电偶极子用 表示从 到 的矢量， 定义电偶极矩为：17结论：电偶极子中垂线上距离中心较远处一点的场强，与电偶极子的电矩成正比，与该点离中心的距离的三次方成反比，方向与电矩方向相反。18学生自证。电偶极子延长线上 一点的场强与电偶 极子电矩的二倍成 正比，与该
8、点离中 心的距离的三次方 成反比，方向与电 矩方向相同。时，有19例题2 求均匀带电细棒中垂面上一点的场强。设棒长为 , 带电量 ，电荷线密度为解：由对称性可知，最好用柱坐标，中垂面上一点 的场强只有Y 方向的分量，在Z和X方向无分量。利用公式：201. 无限长均匀带电细棒的场强方向垂直与细棒。2. 相当于点电荷的场强。 正负决定场强方向的正负。讨论21解：由对称性可知，p点场强只有X分量例题3 均匀带电圆环轴线上一点的场强。 设圆环带电量为 ，半径为讨论：当求场点远大于环的半径时，方向在X轴上，正负由 的正负决定。 说明远离环心的场强相当于点电荷的场。 22例题4 均匀带电圆盘轴线上一点的场
9、强。 设圆盘带电量为 ，半径为解：带电圆盘可看成许多同心的圆环 组成， 取一半径为r，宽度为dr 的细圆环带电量23在远离带电圆面处，相当于点电荷的场强。相当于无限大带电平面附近的电场，可看成是均 匀场，场强垂直于板面，正负由电荷的符号决定讨论：1.当讨论：2.当附录泰勒展开：24n特别注意：n场强是矢量。n将矢量问题化解成标量进行计算。n连续带电体的微积分的应用。25例题4 均匀带电圆盘轴线上一点的场强设圆环带电量为 ，半径为例题3 均匀带电圆环轴线上一点的场强设圆环带电量为 ，半径为例题2 求均匀带电细棒中垂面上一点的场强例题1 求电偶极子中垂线上距离中心较远处一点的场强1.4 静止的点电荷的电场及其叠加1.3 电场和电场强度1.1 电荷 电荷守恒定律提纲JD_1QZBJD_ZZB作业： 1-3，1-4第一章第一章 真空中的静电场真空中的静电场 1 电相互作用1.2 库仑定律 静电力的叠加原理26
