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1、第12章 电荷与电场,本章目录,12-1 电荷 12-2 库仑定律 12-3 电场 电场线 12-4 电场强度的计算 12-5 外电场中的点电荷 12-6 外电场中的电偶极子,计划学时：,电磁学（电现象和磁现象的综合),第12章 电荷与电场,奥斯特 H. C. Oersted（丹麦） 电磁间的联系 法拉第 M. Faraday（英国） 有物理直觉和想象才能的、真正的天才实验家 麦克斯韦 J. C. Maxwell(英国) 采用了新概念将构想发展成数学形式，从而使电磁学建立在了坚固的理论基础上,12-1 电荷,正电荷和负电荷,电中性：正负电荷平衡,静电力,静电:电荷是彼此相对静止，或非常缓慢地运
2、动。,吸引 排斥,利用排斥和吸引的 工业应用 静毛喷漆和粉末敷层 烟筒中烟灰的捕集 非点击式喷墨印刷及照相复制,具有相同电符号的电荷互相排斥，而具有相反电符号的电荷互相吸引。,0.3mm,电荷守恒定律 在一个与外界没有电荷交换的系统内，不论发生什么样的过程，系统内一切正、负电荷的总和是保持不变的。,守恒定律（能量、线动量及角动量）,量子化,12-2 库仑定律,一、 库仑定律,二、 叠加原理,如果有n个带电粒子,它们独立地成对相互作用,于是作用在其中任意一个粒子（假定为粒子i）上的力，为各粒子作用力的矢量和。,12-3 电场 电场线,一、 电场,17牛顿,伏尔泰 18法拉第 19麦克斯韦,20世
3、纪：爱因斯坦：相对论树立了“场”的实在地位,标量场：温度场，压强场,矢量场：电磁场，引力场，速度场,定义,电场强度,电场强度叠加原理：点电荷系电场中某点总场强等于各点电荷单独存在时在该点产生的场强矢量和。,二、 电场线,定性描述电场整体分布,方向：其上每点切向: 该点 方向,密度（大小）：通过垂直 的单位面积的条数等于场强的大小，即其疏密与场强的大小成正比。,在没有电荷的地方,电力线在空间是连续的.电场线从正电荷出发，终止于负电荷,无限大带电平板 均匀电场,两个相等的正电荷,两个等量的异号电荷 电偶极子,12-4 电场强度的计算,一、点电荷及点电荷组的电场强度,(1) 点电荷的电场强度,(2)
4、 电偶极子的电场强度,电偶极子：相距很近的等量异号电荷,电偶极矩：,a.轴线延长线上 P 的场强,二、连续分布电荷的电场强度,(1) 带电线的电场强度,均匀带电细圆环轴线上的电场,在圆环上取,建立 oz 坐标,各电荷元在 P 点 方向不同，分布于一个圆锥面上， 将 分解为平行于 z 轴的分量 和在垂直于 z 轴平面内的分量,由对称性可知,讨论：环心处,(2) 带电圆盘的电场强度,半径为R均匀带电平面的电场。 已知电荷面密度。利用园环结果简化计算。将圆盘视为许多均匀带电圆环组成 。,无限大均匀带电平面,均匀带电平面表面附近,12-5 外电场中的点电荷,一、测定元电荷,密立根用于测定基本电 荷的油
5、滴实验的仪器. 当一个带电油滴通过板 P1上的小孔漂入室C中后， 可以通过开启和关闭开关S并因而在室C中建立或消除电场来控制它的运动.显微镜用来观察油滴，以对它的运动计时.证明电荷量子化。,密立根 M. A. Millikan,获1923诺贝尔物理学奖,二、喷墨打印,喷墨打印机的基本特 征.墨滴从发生器G射出并 在充电装置C中接受一个 电荷.从计算机来的输入 信号控制给于每个墨滴的 电荷量，并因而控制电场 强度E对墨滴的影响和墨 滴落到纸上的位置.形成一个字母约需100个微小墨滴.在实践中,E保持恒定，而墨滴的位置由在充电装置中传送给墨滴的电荷 q 决定墨滴必须在进入偏转系统之前通过充电装置充电装置本身又由把待打印材料编码的电子信号驱动.,12-6 外电场中的电偶极子,电偶极子在均匀外电场中的性能可以完全用两个矢量 和 加以描述，而不需要有关电偶极子结构的任何细节,两个等量异号电荷之间是刚性连接,受均匀电场的作用,电场对电偶极子两电荷作用力的矢量和为零，电场对电偶极子产生力矩。,
