静电场上.ppt

1研究电磁现象的有关规律及其应用的科学2静电场：相对于观察者静止静电场：相对于观察者静止的电荷所产生的电场的电荷所产生的电场39-1 9-1 电荷电荷 库仑定律库仑定律一一.两种电荷两种电荷 2 2 带电的物体叫带电的物体叫带电体；带电体；C C(库仑库仑)为电量的单位为电量的单位3 3 电量电量Q Q 质子质子和和电子电子是自然界存在的最小单位正、负是自然界存在的最小单位正、负 电荷其数值相等，电荷其数值相等，常用常用 +e e 和和 -e e 表示表示;1 1 自然界只存在自然界只存在正、负正、负两种电两种电 荷，同种电荷相排斥，异种荷，同种电荷相排斥，异种电荷相吸引；电荷相吸引；4二二.电荷量子化电荷量子化实验表明实验表明:任何带电体或其它微观粒子所带的任何带电体或其它微观粒子所带的 电量电量都是都是 e e 的整数倍的整数倍 Q=nQ=ne e 电电荷量值呈不连续的性质；荷量值呈不连续的性质；三三.电电荷荷守守恒恒定定律律:电电荷荷只只能能从从一一物物体体转转移移到到另另一一物物体体,或或从从物物体体的的一一部部分分转转移移到到另另一一部部分分，电荷既不能被创造，也不能被消灭电荷既不能被创造，也不能被消灭。如：如：摩擦起电、感应起电摩擦起电、感应起电5 四四.库仑定律库仑定律1.点电荷（理想模型）：点电荷（理想模型）：可以忽略形状和大小以可以忽略形状和大小以 及电荷分布情况的带电体；及电荷分布情况的带电体；r rd r r d2.2.库仑定律内容：库仑定律内容：在真空中两个静止点电荷之间的静电力与这两个在真空中两个静止点电荷之间的静电力与这两个点电荷的电量乘积成正比，与它们之间距离的平点电荷的电量乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比，同号相斥，异号相吸方成反比，同号相斥，异号相吸6大小：大小：方向：方向：同号相斥，异号相吸；同号相斥，异号相吸；电荷电荷q q1 1 对对q q2 2 的作用力的作用力F F2121实验测得实验测得 k 常用常数常用常数 0 表示：表示：其中其中 0 0=8.85=8.85 1010-12-12 C C2 2/N/N m m2 2-真空中介电常量真空中介电常量7说明说明:对对于于不不能能抽抽象象为为点点电电荷荷的的带带电电体体，不不能能直直接接应用库仑定律计算相互作用力；应用库仑定律计算相互作用力；库库仑仑定定律律表表达达式式中中引引入入“44”因因子子，称称为为单单 位位制制的的有有理理化化，这这可可使使以以后后的的推推导导结结果果简简单些；单些；8 例例11氢原子中氢原子中电子电子与与质子质子之间的距离为之间的距离为 5.35.3 1010-11-11m m，计算两粒子间的静电力和万有引力各为多大？计算两粒子间的静电力和万有引力各为多大？解解:由库仑定律，电子与质子之间的静电力大小为由库仑定律，电子与质子之间的静电力大小为 由万有引力定律有由万有引力定律有9一一.电场电场9-2 9-2 电场电场 电场强度电场强度电场的观点电场的观点:电荷电荷 场场 电荷电荷F近代物理的观点认为：近代物理的观点认为：凡是有电荷存在的地方，其周凡是有电荷存在的地方，其周 围空间便存在电场；围空间便存在电场；l历史上关于静电力的两种观点历史上关于静电力的两种观点:超距的观点超距的观点:电荷电荷 电荷电荷 静电场的主要表现静电场的主要表现:1 1 力：力：电场中的任何带电体都要受到电场的电场中的任何带电体都要受到电场的 2 2 功功：带带电电体体在在电电场场中中移移动动时时，电电场场力力对对它它作作功功 10电场中某定点电场中某定点P P 处放置不同电处放置不同电量的试探电荷量的试探电荷:q0 0所受电场力所受电场力方向不变，大小成比例地变化方向不变，大小成比例地变化,-能反映某点的电场性质能反映某点的电场性质实验表明实验表明:二二.电场强度电场强度1 1 试探电荷试探电荷（实验模型）：（实验模型）：1 1 线度充分小：线度充分小：以便能够确定场中每一点的性质；以便能够确定场中每一点的性质；2 2 带电量充分小：带电量充分小：可忽略其对原有电场的影响；可忽略其对原有电场的影响；2.2.电场强度的引入：电场强度的引入：11单位：单位：(N/C N/C)或或 (V/m V/m)大小：单位正电荷受的电场力大小：单位正电荷受的电场力方向：正电荷受力方向方向：正电荷受力方向1)2)电荷在场中受的电场力电荷在场中受的电场力 点点电荷在外场中受的电场力电荷在外场中受的电场力一般一般带电体在外场中受力带电体在外场中受力矢量场矢量场讨论：讨论：l定义：电场强度矢量定义：电场强度矢量12 P点的场强为点的场强为 场强叠加原理：场强叠加原理：电场中任一点处的场强等于电场中任一点处的场强等于 各个点电荷各个点电荷单独存在时单独存在时在在该点产生的该点产生的场强场强的的矢量和矢量和三三.场强叠加原理场强叠加原理 设空间设空间P点的电场由电荷点的电场由电荷 q q1 1、q q2 2 、q q3 3 q qn n 共同产生共同产生13四四.场强的计算场强的计算1.1.点电荷的场强点电荷的场强 P点的试探电荷点的试探电荷q0 0所受的电场力为所受的电场力为由场强的定义可得由场强的定义可得P点的场强为点的场强为-点电荷的场强点电荷的场强讨讨 论论：11 的大小与的大小与 q 成正比，而与成正比，而与 r 2 2成反比；成反比；22 的方向取决于的方向取决于 q 的符号；的符号；q0:的方向沿的方向沿 的方向的方向(背向背向q)；q l l 时有时有方向沿方向沿x x方向方向或或(2)(2)如图：设如图：设 B 到到 O点的距离为点的距离为 r r则则19 在在 y 方向上，方向上，和和 的分量相互抵消的分量相互抵消R R l l 时时方向沿方向沿x x 负方向负方向即即与电矩的方向相反与电矩的方向相反20 在带电体上任取一个电荷元在带电体上任取一个电荷元 dq，dq在某点在某点P 处的场强为处的场强为3.3.连续分布电荷的场强连续分布电荷的场强整个带电体在整个带电体在P P点产生的总场强为点产生的总场强为21 根据电荷分布的情况，根据电荷分布的情况，dq 可表示为可表示为 在直角坐标系中在直角坐标系中22 例例33设有一长为设有一长为L L 的均匀带电的均匀带电q q 的直线，求的直线，求直线延长线上一点直线延长线上一点P P 的场强。的场强。解：解：建立如图坐标系建立如图坐标系在在x x 处任取一长为处任取一长为dx dx 的电荷元的电荷元dqdqdx电荷元电荷元 dq dq 在在P P点产生的场强：点产生的场强：0 x23各电荷元在各电荷元在P P点产生的元场强方向均相同点产生的元场强方向均相同总场强总场强 的大小的大小为：为：总场强总场强 的方向的方向为：为：q0时时,指向指向 x 轴的负向轴的负向 q0时时,指向指向 x 轴的正向轴的正向24 例例44设有一长为设有一长为L L的均匀带电的均匀带电q q的直线段，求直线段中的直线段，求直线段中垂线上一点的场强。垂线上一点的场强。解解：建建立立如如图图坐坐标标系系，O O为为直线段中点，直线段中点，P P为直为直线中垂线上任一点；线中垂线上任一点；任取一长为任取一长为dy dy 的电荷元的电荷元dqdq25即即由对称性由对称性26当当x x 0,沿沿x 轴正向轴正向q0,沿沿x 轴负向轴负向 讨论：x x=0 0（环环心心）时时29 例例66一半径为一半径为R R 的均匀带电薄圆盘，电荷面密度为的均匀带电薄圆盘，电荷面密度为,求：圆盘中轴线任一点的场强。求：圆盘中轴线任一点的场强。解：解：在圆盘上取一半径为在圆盘上取一半径为r，宽度为宽度为dr 细圆环细圆环则则细圆环细圆环在在P P点的场强：点的场强：因各细圆环在因各细圆环在P P点的场强方向相同点的场强方向相同30讨论：讨论：x x 0,沿沿x 轴正向轴正向 0,沿沿x 轴负向轴负向THANK YOUSUCCESS2024/11/11 周一31可编辑