电磁学1静电场A演示教学.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,电磁学1静电场A,极坐标系,处理平面曲线运动方便,特点：单位矢量,的方向随时间变化。,自然坐标系,速度矢量沿轨道的切线方向。,定义单位矢量：,沿轨道切线方向、并指向轨道延伸方向；,沿轨道法线方向、并指向曲线凹侧。,特点：单位矢量 的方向随轨道形状的变化而变化。,沿轨道的切向,、法向建立内禀方程。,由此可算出约束反力,R,n,如果质点被限制在确定的平面轨道上运动，可选择,自然坐标系。,电磁学,意义,四种基本相互作用力,电磁力,引力,强力,弱力,内容：,一.静电场及基本,性质,二.稳恒电流的电场、磁场及基本,性质,三.电磁感应现象及,规律,四.Maxwell 电磁场方程组,1.,电磁场的统一性 物质性 相对性,2.,电磁场量的相对论变换,*五.,引力场,思路：实验规律,场的性质,场与物质的相互作用,第一章 静电场,Electrostatic field,1 静电的基本现象和规律,电荷,正电荷,负电荷,测量电量,验电器（定性测量）,静电计（定量测量）,电荷的性质：,1）同性相斥，异性相吸；,2）电荷量子化(charge quantization)；,1906-1917年，密立根用液滴法首先从实验上证明了，微小粒子带电量的变化不连续。,3)电量是相对论不变量,4)电荷守恒定律(law of conservation of charge),电荷守恒定律的表述：,在一个和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。,电荷守恒定律是基本的,物理学,定律。,物质,导体,绝缘体,半导体:,导电能力介于导体与绝缘体之间，且对温度、光照、杂质、压力、电磁场等外加条件极为敏感,物质的电结构：,电子(-e),原子核,物质,分子,原子,质子,(+e),中子,带电方式,摩擦起电,电感应,传导,带电方式,摩擦起电,电感应,传导,二,.库仑定律(Coulomb Law),1784-1785年，扭秤实验,1.库仑定律,在真空中，两个静止点电荷之间的相互作用,力的大小：与它们电量的乘积成正比，与它们,之间距离的平方成反比；,作用力的方向：沿着它们的联线，同号电荷相斥，异号电荷相吸。,大小:,方向:,从点电荷1指向点电荷2,方向:,2,.K,的取值,一般情况下,确定,K,值的,方式有两种：,1)如果在关系式中,，其它,物理量的单位已经确定，那么只能由实验来确定,K,值,K,是,具有量纲的量,如万有引力定律中的引力常量,G,就是有量纲的量,2)如果关系式中还有别的物理量尚未确定单位,则,可令,K,=1,(如牛顿第二定律中的,K,),在库仑定律中,1)选国际单位制（MKSA）,2)选高斯制（CGSE或e.s.u.）,电量的单位尚未确定,令,K=,1,那么:,定义电量的单位：如果导线中载有1A的恒定电流，则在1s内通过导线横截面的电量为1C。,真空介电常量 真空电容率,比例系数,2)选高斯制（CGSE或e.s.u.）,电量的单位尚未确定,令,K=,1,那么:,三,.,库仑力的性质,1),叠加原理,:,2),施力物体,受力物体,施力,受力,?,1)基本实验规律,适用范围,宏观,微观,2)点电荷 理想模型,讨论,例题:,2 电场 电场强度,电磁力是怎样传递的?,一.电场(electric field),电荷周围存在电场。,1.电场的基本性质,1)任何电荷在自己周围的空间激发电场，电场对处在空间的其他电荷都有作用力，称为电场力。,2)电场力对移动电荷作功,接触力,非接触力，例：电磁力（库仑力），重力，万有引力,力,2.静电场,相对于观察者静止的电荷产生的电场,是电磁场的一种特殊形式,研究静电场的方法、途径？,二.电场强度(electric field strength),空间带电体，电量为,试探电荷,电量充分地小,线度足够地小,试探电荷放在电场中P点，,试探电荷受力为,实验表明：在确定场点P，比值,与试探电荷无关,定义电场强度,电场强度是描述电场中各点电场强弱的物理量,讨论,国际单位制,或,4）点电荷受到电场力,2）矢量场,3）量纲,1,）,凡是有电荷的地方，四周就存在电场。,即：任何电荷都在自己周围的空间激发电场，而电场对处在其中的任何其他电荷都有作用力，称为电场力。,所以，电荷与电荷之间是通过电场发生相互作用的。,三.电场强度的计算,1.点电荷周围的场强,1),球对称,由库仑定律,由场强定义,讨论,2),从源电荷指向场点,3)场强方向,正电荷受力方向,那么,例1 电偶极子的场,电荷分布:,一对等量异号电荷相距,例1 电偶极子的场,电荷分布:,一对等量异号电荷相距,若,从电荷连线的中点向场点P作位矢 ,则这一对等量异号电荷称为电偶极子(electric dipole),电偶极矩(electric moment),电场力是矢量,符合矢量叠加原理.,讨论,特殊情况:,1)连线上，正电荷右侧一点 P 的场强,2)垂直连线上的一点,2.场强叠加原理,如果带电体由 n 个点电荷组成，如图。,由力的叠加原理,由场强定义,所以:,或,或,或,P,点电荷组激发的电场，等于各点电荷单独存在时所激发电场的矢量叠加。场强的叠加原理,电荷分布的对称性，决定电场强度的对称性。,如果带电体的电荷是连续分布的，可先微分，,把带电体看作是由许多个电荷元组成，然后根据场强叠加原理积分。,电荷密度,1),体,电荷密度,2),面,电荷密度,3),线,电荷密度,P,各电荷元在P点的场强方向一致,场强大小直接相加,，求：P点的电场强度。,解：在坐标,x,处取一个,电荷元,dq,电荷线密度为,该点电荷在P点的场强方向如图所示，,大小为,例2,如图所示，,长为 均匀带电直线,例3 均匀带电圆环轴线上的场,解：,在圆环上任取电荷元,由对称性分析知,垂直,x,轴的场强为0,若,点电荷,例4 求均匀带电的圆盘中轴线上某点的电场强度。,理想模型：,点电荷,电偶极子,复习,无限长带电线,无限大带电面,库仑定律+叠加原理,电磁相互作用和电磁场 Electromagnetic field,通过电磁场说明 场的 基本性质,基本特征,基本方法,场论,四种基本相互作用力,电磁力,引力,强力,弱力,此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢,