真空中静电场.ppt

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1、12-112-1电荷电荷物理学物理学第五版第五版关于真空中静电场现在学习的是第1页，共57页12-112-1电荷电荷物理学物理学第五版第五版2一一 电荷电荷1 电荷电荷 摩擦起电摩擦起电两种不同材质的物体互相摩两种不同材质的物体互相摩擦后，能吸引轻微物体。这擦后，能吸引轻微物体。这表明两种物体经摩擦后，处表明两种物体经摩擦后，处于一种于一种特殊状态特殊状态，处于这种，处于这种状态的物体称为带电体，状态的物体称为带电体，它们分别带有电荷。它们分别带有电荷。摩擦起电摩擦起电现在学习的是第2页，共57页12-112-1电荷电荷物理学物理学第五版第五版32 种类种类:正电荷，负电荷正电荷，负电荷+-3

2、 电性力电性力:同种相斥，异种相吸同种相斥，异种相吸带同号电荷的带同号电荷的物体互相排斥物体互相排斥，带异号电荷，带异号电荷的物体互相吸的物体互相吸引，这种相互引，这种相互作用称为电性作用称为电性力。力。现在学习的是第3页，共57页12-112-1电荷电荷物理学物理学第五版第五版45 电荷的量子化电荷的量子化:库仑库仑（C）4 电量电量:C10602.119e)321(,nneq描述物体所带电荷多寡的物理量称为电荷量描述物体所带电荷多寡的物理量称为电荷量，用符号，用符号q或或Q表示。表示。电荷量只能取分立的、不连续量值的性质，称电荷量只能取分立的、不连续量值的性质，称为电荷的为电荷的量子化量子

3、化。现在学习的是第4页，共57页12-112-1电荷电荷物理学物理学第五版第五版56 原子的微观结构原子的微观结构:正常情况下，原子内的电子数和原子核内的质子正常情况下，原子内的电子数和原子核内的质子数相等，从而整个原子呈数相等，从而整个原子呈电中性电中性。+e-e现在学习的是第5页，共57页12-112-1电荷电荷物理学物理学第五版第五版6带正电的原子带正电的原子带负电的原子带负电的原子中性原子中性原子(a)(a)电子质量非常小，根据其得失，原子呈现电性电子质量非常小，根据其得失，原子呈现电性.(b)(b)原子若得到电子便带负电，失去原子若得到电子便带负电，失去电子便带正电电子便带正电.现在

4、学习的是第6页，共57页12-112-1电荷电荷物理学物理学第五版第五版71913年年密立根油滴实验密立根油滴实验测得测得电荷具有量子性，任何带电体的电荷只能是某电荷具有量子性，任何带电体的电荷只能是某一基本单位的整数倍，这个基本单位就是电子一基本单位的整数倍，这个基本单位就是电子电量绝对值电量绝对值e e。摩擦起电摩擦起电，实际上是通过作功实现电荷的分离、，实际上是通过作功实现电荷的分离、转移，从而使物体处于带电状态。转移，从而使物体处于带电状态。现在学习的是第7页，共57页12-112-1电荷电荷物理学物理学第五版第五版8感应起电感应起电导体中自由电子在外电场力作用下导体中自由电子在外电场

5、力作用下从物体的一部分转移至另一部分从物体的一部分转移至另一部分现在学习的是第8页，共57页12-112-1电荷电荷物理学物理学第五版第五版9二二 电荷守恒定律电荷守恒定律 不管系统中的电荷如何迁移，系统的电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荷的代数和保持不变.（自然界的基本守恒定律之一）（自然界的基本守恒定律之一）如：如：高能光子在高能光子在重荷附近可以转化为重荷附近可以转化为电子偶，电子偶也能电子偶，电子偶也能湮没为光子。湮没为光子。光光子子现在学习的是第9页，共57页12-212-2库仑定律库仑定律物理学物理学第五版第五版10库仑库仑 (C.A.Coulomb 1736

6、 1806）法国物理学家，法国物理学家，17851785年年通过通过扭秤实验扭秤实验创立创立库仑定律库仑定律,使电磁学的研究从定性使电磁学的研究从定性进入定量阶段进入定量阶段.电荷的单电荷的单位库仑以他的姓氏命名位库仑以他的姓氏命名.现在学习的是第10页，共57页12-212-2库仑定律库仑定律物理学物理学第五版第五版11一一 点电荷的概念点电荷的概念影响带电体之间的相互作用的因素影响带电体之间的相互作用的因素u 带电体的间距带电体的间距u 电荷电量电荷电量u 带电体大小、形状及电荷的分布带电体大小、形状及电荷的分布。当带电体本身的几何线度远比带电体间的距离当带电体本身的几何线度远比带电体间的

7、距离小得多时，在测量的精密范围内，带电体的形小得多时，在测量的精密范围内，带电体的形状与其上的电荷分布对作用力没有影响，此时状与其上的电荷分布对作用力没有影响，此时可以引入点电荷的概念。可以引入点电荷的概念。现在学习的是第11页，共57页12-212-2库仑定律库仑定律物理学物理学第五版第五版12 当带电体的大小和带电体间的距离相比很当带电体的大小和带电体间的距离相比很小时，可将其视为点电荷。小时，可将其视为点电荷。点电荷点电荷简化为点电荷的条件简化为点电荷的条件:Q1rddrr的解，得的解，得现在学习的是第34页，共57页12-212-2库仑定律库仑定律物理学物理学第五版第五版35若改为若改

8、为QA=+4Q，QB=Q，均，均固定，他们相距固定，他们相距r r，若一电荷，若一电荷q q放于何处才能平衡？放于何处才能平衡？rx4Q -Q解：解：要求第三个点电荷所受的合力为零，只可能放要求第三个点电荷所受的合力为零，只可能放在两个电荷的右侧，设它距在两个电荷的右侧，设它距B为为x2020444)(xrQqxQqrx 现在学习的是第35页，共57页12-312-3电场强度电场强度物理学物理学第五版第五版36近近代代物物理理证证明明，这这两两者者都都是是错错误误的的。一、电性力作用机制一、电性力作用机制历史上曾经有两种观点。历史上曾经有两种观点。“近距作用近距作用”观点：认为电荷之间的相互作

9、用观点：认为电荷之间的相互作用力是通过充满在空间的弹性媒体力是通过充满在空间的弹性媒体“以太以太”来来实现力的传递的实现力的传递的“超距作用超距作用”观点：认为它们不需要任何媒体观点：认为它们不需要任何媒体，也不需要时间，能够由一个物体立即作用到，也不需要时间，能够由一个物体立即作用到另一个物体上。另一个物体上。现在学习的是第36页，共57页12-312-3电场强度电场强度物理学物理学第五版第五版37电磁力的传递需要时间，同时，所谓的电磁力的传递需要时间，同时，所谓的“以太以太”也是不存在的。其相互作用是通过特殊物质场来也是不存在的。其相互作用是通过特殊物质场来实现的。实现的。电电 场场电电

10、荷荷1电电 荷荷2产生产生作用作用作用作用产生产生任何电荷都在其周围空间激发电场，而电场任何电荷都在其周围空间激发电场，而电场的基本特征是对处在其中的任何电荷都有作的基本特征是对处在其中的任何电荷都有作用力。用力。二二 电场电场现在学习的是第37页，共57页12-312-3电场强度电场强度物理学物理学第五版第五版381q2qcrt 变化的电荷变化的电荷 ,的作用需推迟时间的作用需推迟时间 crt 1q2qr 理论和大量实验证明场的观点是正确的。理论和大量实验证明场的观点是正确的。现在学习的是第38页，共57页12-312-3电场强度电场强度物理学物理学第五版第五版39电场对外表现电场对外表现:

11、(1)力：放入电场中的任何带电体都要受到电力：放入电场中的任何带电体都要受到电场所作用的力场所作用的力-电场力电场力(2)功：带电体在电场中移动时，电场力对它功：带电体在电场中移动时，电场力对它作功。作功。(3)感应和极化：电场中的导体或介质将分别产生感应和极化：电场中的导体或介质将分别产生静电感应现象或极化现象。静电感应现象或极化现象。现在学习的是第39页，共57页12-312-3电场强度电场强度物理学物理学第五版第五版40物物 质质实物实物场场电磁场是物质存在的一种形态电磁场是物质存在的一种形态,它分布在一它分布在一定范围的空间里定范围的空间里,并和一切物质一样并和一切物质一样,具有能量具

12、有能量、动量、质量等属性。、动量、质量等属性。静电场静电场:静止电荷周围存在的电场静止电荷周围存在的电场电场力：电场对处在其中的其他电荷的作用力电场力：电场对处在其中的其他电荷的作用力静电力：静电场对电荷的作用力静电力：静电场对电荷的作用力现在学习的是第40页，共57页12-312-3电场强度电场强度物理学物理学第五版第五版41 场场 路路电场电场磁场磁场恒定恒定时变时变真空真空物质物质真空真空物质物质电磁感应电磁感应电磁波电磁波电电磁磁学学内内容容场与场与物质物质作用作用现在学习的是第41页，共57页12-312-3电场强度电场强度物理学物理学第五版第五版42 电场强度电场强度为了测定空间电

13、场的存在和性质，可以在空间引为了测定空间电场的存在和性质，可以在空间引入一个电荷，根据该电荷的受力大小和方向来判入一个电荷，根据该电荷的受力大小和方向来判定电场的存在和性质。定电场的存在和性质。1 试验电荷试验电荷 点电荷点电荷 以便能精确定位某点的电场以便能精确定位某点的电场 电荷足够小电荷足够小 不对原电场产生显著的影响不对原电场产生显著的影响现在学习的是第42页，共57页12-312-3电场强度电场强度物理学物理学第五版第五版432 电场强度电场强度Q 场源电荷场源电荷F试验电荷试验电荷0q激发电场的电荷叫做激发电场的电荷叫做场源电荷。场源电荷。Q所在位置所在位置源点源点试探电荷放在不同

14、电试探电荷放在不同电场空间，它的受力大场空间，它的受力大小和方向不同，小和方向不同，D0qC0qA0qB0q现在学习的是第43页，共57页12-312-3电场强度电场强度物理学物理学第五版第五版44同一位置放置不同的试探电荷时，所受电场力方向同一位置放置不同的试探电荷时，所受电场力方向不变，大小成比例地变化不变，大小成比例地变化0qFE03qPF3电场力不能反映电场力不能反映某点的电场性质某点的电场性质现在学习的是第44页，共57页12-312-3电场强度电场强度物理学物理学第五版第五版45 单位单位:11mVCN,和和试试验电荷无关验电荷无关 0qFE 电荷电荷q受电场力受电场力:EqF 定

15、义定义:单位正试验电荷所受的电场力单位正试验电荷所受的电场力Q 场源电荷场源电荷F试验电荷试验电荷0q现在学习的是第45页，共57页12-312-3电场强度电场强度物理学物理学第五版第五版46),(zyxEE 场强是空间的点函数，大小方向随位置而变（场强是空间的点函数，大小方向随位置而变（矢量场）。矢量场）。如空间各点的场强大小和方向都相同，这种如空间各点的场强大小和方向都相同，这种场称为均匀场，否则称为非均匀场。场称为均匀场，否则称为非均匀场。现在学习的是第46页，共57页12-312-3电场强度电场强度物理学物理学第五版第五版47四四 点电荷电场强度点电荷电场强度现在学习的是第47页，共5

16、7页12-312-3电场强度电场强度物理学物理学第五版第五版48rooerqqF241 rooerqqFE241/点电荷场强公式点电荷场强公式重要！重要！现在学习的是第48页，共57页12-312-3电场强度电场强度物理学物理学第五版第五版49q E负点电荷产生的场是以负点电荷产生的场是以点电荷为中心成辐射状点电荷为中心成辐射状指向点电荷的场。指向点电荷的场。E-roerqE241作业：作业：1112春大学物理春大学物理二静电场部分习题二静电场部分习题1,2现在学习的是第49页，共57页12-312-3电场强度电场强度物理学物理学第五版第五版50四四 电场强度叠加原理电场强度叠加原理 点电荷点

17、电荷系的电场系的电场1F2F3Fq1、q2、q3对试探电荷产生的电场力分别为对试探电荷产生的电场力分别为、，试探电荷受到的合力为试探电荷受到的合力为当空间存在多个点电荷时，这样的系统称为点电荷当空间存在多个点电荷时，这样的系统称为点电荷系系.21 FFFP 的合场强的合场强./21210EEqFqFqFEoo 现在学习的是第50页，共57页12-312-3电场强度电场强度物理学物理学第五版第五版51 niriiioniierqEE12141 场强叠加原理场强叠加原理点电荷系在某点所产生的电场强度等于各点点电荷系在某点所产生的电场强度等于各点电荷单独存在时所产生的电场在该点的场强电荷单独存在时所

18、产生的电场在该点的场强的矢量迭加。的矢量迭加。iEiriq+P现在学习的是第51页，共57页12-312-3电场强度电场强度物理学物理学第五版第五版52电偶极矩电偶极矩(电矩电矩)lqp例例1 电偶极子的电场强度电偶极子的电场强度qq+-l电偶极子的轴电偶极子的轴l电偶极子：电偶极子：相距相距l(很近很近)的一对带等量异号的点电的一对带等量异号的点电荷构成的系统荷构成的系统现在学习的是第52页，共57页12-312-3电场强度电场强度物理学物理学第五版第五版53（1）轴线延长线上一点的电场强度轴线延长线上一点的电场强度ilxqE2241)(0ilxqE2241)(0ilxxlqEEE22242

19、4)(0 xOx2l2l.E EA.q+q-现在学习的是第53页，共57页12-312-3电场强度电场强度物理学物理学第五版第五版54lx ixlqE3241030241xpilxxlqE222424)(0 xOx2l2l.A.q+q-Ei ll现在学习的是第54页，共57页12-312-3电场强度电场强度物理学物理学第五版第五版55（2）轴线中垂线上一点的电场强度轴线中垂线上一点的电场强度)4(41220lyqE )4(41220lyqE qqll qpoyxPEExExEyEyEr现在学习的是第55页，共57页12-312-3电场强度电场强度物理学物理学第五版第五版56)4(41220lyqE qOxl.yBrr+-E.Eqy cosEEEExxBx24/2cos22lyl 23220441/lyqlEBxilyqlEB23220441/现在学习的是第56页，共57页12-312-3电场强度电场强度物理学物理学第五版第五版感谢大家观看感谢大家观看现在学习的是第57页，共57页