物理真空中静电场精.ppt

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1、物理真空中静电场第1页，本讲稿共51页二二 电场强度电场强度1 试验电荷试验电荷 点电荷点电荷 电荷足够小电荷足够小2 电场强度电场强度场源电荷场源电荷试验电荷试验电荷2第2页，本讲稿共51页 单位单位:和和试试验电荷无关验电荷无关 电荷电荷q受电场力受电场力:定义定义: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场源电荷场源电荷试验电荷试验电荷3第3页，本讲稿共51页三三 点电荷电场强度点电荷电场强度+-P4第4页，本讲稿共51页四四 电场强度叠加原理电场强度叠加原理 点电荷点电荷系的电场系的电场它它们对试们对试探探电电荷荷产产生的生的电场电场力分力分别为别为、，试试探探电电荷受到的

2、合力荷受到的合力为为点点电电荷系：当空荷系：当空间间存在多个点存在多个点电电荷荷q1、q2、q3时时，这样这样的系的系统统称称为为点点电电荷系荷系5第5页，本讲稿共51页6第6页，本讲稿共51页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产生的电场在该点的场强的矢量迭加。的矢量迭加。7第7页，本讲稿共51页8第8页，本讲稿共51页9第9页，本讲稿共51页10第10页，本讲稿共51页电偶极矩电偶极矩(电矩电矩)例例2 电偶极子的电场强度电偶极子的电场强度电偶极子的轴电偶极子的轴+-11第

3、11页，本讲稿共51页（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.+-12第12页，本讲稿共51页.+-13第13页，本讲稿共51页（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14第14页，本讲稿共51页.+-.15第15页，本讲稿共51页.+-.16第16页，本讲稿共51页 电荷连续分布的电场电荷连续分布的电场+17第17页，本讲稿共51页电荷电荷体体密度密度+18第18页，本讲稿共51页电荷电荷面面密度密度+19第19页，本讲稿共51页电荷电荷线线密度密度 20第20页，本讲稿共51页+21第21页，本讲稿共51页22第22页，本讲稿共51页 例例1 1 正电

4、荷正电荷q均匀分布在半径为均匀分布在半径为R的圆环上的圆环上.计算通过环心点计算通过环心点O并垂直圆环平面的轴线上任一并垂直圆环平面的轴线上任一点点P处处的电场强度的电场强度.23第23页，本讲稿共51页解解由对称性可知由对称性可知24第24页，本讲稿共51页25第25页，本讲稿共51页（1）（2）（3）讨讨 论论26第26页，本讲稿共51页 例例2 有一半径为有一半径为R，电荷均匀分布的薄圆盘，电荷均匀分布的薄圆盘，其电荷面密度为其电荷面密度为.求通过盘心且垂直盘面的求通过盘心且垂直盘面的轴线上任意一点处的电场强度轴线上任意一点处的电场强度.27第27页，本讲稿共51页解解rdr28第28页

5、，本讲稿共51页讨讨 论论均匀带电无限大平面均匀带电无限大平面所激发的电场与距离所激发的电场与距离x无关，称为匀强电场，无关，称为匀强电场，在平面两侧各点场强大在平面两侧各点场强大小相等，方向都与平面小相等，方向都与平面相垂直。相垂直。无限大均匀带电平面外的电场无限大均匀带电平面外的电场29第29页，本讲稿共51页在远场点看带电体都将其视为点电荷。在远场点看带电体都将其视为点电荷。30第30页，本讲稿共51页例例3 电荷均匀分布在一根长直细棒上，此棒电荷电荷均匀分布在一根长直细棒上，此棒电荷线密度为线密度为。试计算距细棒垂直距离为。试计算距细棒垂直距离为x的的P点的场点的场强。已知细棒两端和强

6、。已知细棒两端和P P点的连线与点的连线与X X轴的夹角分别轴的夹角分别为为 1 1和和 2 2。31第31页，本讲稿共51页解：取如图坐标系解：取如图坐标系32第32页，本讲稿共51页33第33页，本讲稿共51页34第34页，本讲稿共51页35第35页，本讲稿共51页 例例4 一半径为一半径为R 的半球壳，均匀地带有电荷，的半球壳，均匀地带有电荷，电荷面密度为电荷面密度为，求球心处电场强度的大小，求球心处电场强度的大小.36第36页，本讲稿共51页由几何关系由几何关系 oxrdl解解:建立如建立如图图所示的坐所示的坐标标系。系。将半球面分割将半球面分割为为无无数半径不等、与数半径不等、与x轴

7、垂直轴垂直的细圆环，图中阴影圆的细圆环，图中阴影圆环所带电量环所带电量 在在O点点产产生的生的电场电场强强度度为为 37第37页，本讲稿共51页球心处的电场强度球心处的电场强度 38第38页，本讲稿共51页点电荷点电荷电偶极子电偶极子无限长带电线无限长带电线(柱面柱面 柱体）柱体）无限大带电面无限大带电面r dr lr Lr dPPPP理想模型理想模型条件条件 带电体带电体 P P场点场点39第39页，本讲稿共51页点电荷点电荷 圆圆环环球面球面无限大无限大平板平板圆圆盘盘球体球体电电 场叠加场叠加40第40页，本讲稿共51页点电荷点电荷直导线直导线 柱面柱面 柱体柱体 大平板大平板41第41

8、页，本讲稿共51页基本要求基本要求基本概念：电场基本概念：电场 电场强度电场强度难点和重点：已知电荷分布，求电场分布。难点和重点：已知电荷分布，求电场分布。理论基础：点电荷电场理论基础：点电荷电场 +场强叠加原理。场强叠加原理。基本习题：基本习题：一段圆弧在圆心处一段圆弧在圆心处 均匀带电圆环轴线上均匀带电圆环轴线上 带电直线延长线上带电直线延长线上42第42页，本讲稿共51页常用公式：点电荷场强公式常用公式：点电荷场强公式 均匀带电无限长直线均匀带电无限长直线 均匀带电无限大平面均匀带电无限大平面 均匀带电圆环轴线上均匀带电圆环轴线上43第43页，本讲稿共51页 例例5 两面积均为两面积均为

9、s的均匀带电平面平行放置，的均匀带电平面平行放置，分别带电分别带电+Q和和-Q，两平面间距为，两平面间距为d，求两平面间，求两平面间相互作用力相互作用力F（设d0的金属球，在它附近的金属球，在它附近P点产点产生的场强为生的场强为Eo。将一点电荷将一点电荷q0引入引入P点点，测测得得q实际受力实际受力F与与 q之比为之比为E，是大于、小于、是大于、小于、还是等于还是等于P点的点的 Eo?46第46页，本讲稿共51页练习练习1.计算半径为计算半径为R均匀带电量为均匀带电量为q 的半圆环的半圆环中心中心o点的场强。点的场强。练习练习2 2长为长为l 均匀带电直线，均匀带电直线，电荷线密度为电荷线密度

10、为，求：如图所，求：如图所示示P点（在直线延长线上）点（在直线延长线上）的电场强度的电场强度Rdo o作业：作业：P72 3 3，5 5，6 6，7 747第47页，本讲稿共51页R练习练习1.计算半径为计算半径为R均匀均匀带电量为带电量为q 的半圆环中心的半圆环中心o点的场强。点的场强。oXYd dqdE48第48页，本讲稿共51页RoXYd dqdE49第49页，本讲稿共51页解解：在坐标在坐标 x 处取处取一个电荷元一个电荷元dq该点电荷在该点电荷在 p p 点的场强方向如图所示点的场强方向如图所示大小为大小为练习练习2 2在直线延长线在直线延长线上的电场强度上的电场强度50第50页，本讲稿共51页 各电荷元在各电荷元在 p p 点点 的场强方向一致的场强方向一致 场强大小直接相加场强大小直接相加51第51页，本讲稿共51页