大学物理电磁学部分02-电场强.pptx

1电场电场 电场强度电场强度 2一、电场一、电场电荷是通过电场来作用的。电荷是通过电场来作用的。电荷是通过电场来作用的。电荷是通过电场来作用的。电场的基本性质：电场的基本性质：电场的基本性质：电场的基本性质：对处在其中的其它电荷会产生作对处在其中的其它电荷会产生作对处在其中的其它电荷会产生作对处在其中的其它电荷会产生作用力，该力称为电场力用力，该力称为电场力用力，该力称为电场力用力，该力称为电场力。电场是电荷周围存在的一种特殊物质。电场是电荷周围存在的一种特殊物质。电场是电荷周围存在的一种特殊物质。电场是电荷周围存在的一种特殊物质。电荷电荷电荷电荷q q1 1电荷电荷电荷电荷q q2 2电场电场电场电场E E场的物质性体现在：场的物质性体现在：场的物质性体现在：场的物质性体现在：a.a.给电场中的带电体施以力的作用。给电场中的带电体施以力的作用。给电场中的带电体施以力的作用。给电场中的带电体施以力的作用。c.c.变化的电场以光速在空间传播，表明电场具有动量变化的电场以光速在空间传播，表明电场具有动量变化的电场以光速在空间传播，表明电场具有动量变化的电场以光速在空间传播，表明电场具有动量电场是一种客观存在，是物质存在的一种形式。电场是一种客观存在，是物质存在的一种形式。b.b.当带电体在电场中移动时，电场力作功当带电体在电场中移动时，电场力作功当带电体在电场中移动时，电场力作功当带电体在电场中移动时，电场力作功.表明电场具有能量。表明电场具有能量。表明电场具有能量。表明电场具有能量。静电场：静电场：静电场：静电场：相对于观察者静止的电荷周围产生的电场。相对于观察者静止的电荷周围产生的电场。相对于观察者静止的电荷周围产生的电场。相对于观察者静止的电荷周围产生的电场。电场与实物有电场与实物有电场与实物有电场与实物有何不同何不同何不同何不同?3描写电场性质的物理量。描写电场性质的物理量。描写电场性质的物理量。描写电场性质的物理量。二、电场强度二、电场强度1.1.电场强度的定义电场强度的定义1.1.检验电荷：检验电荷：检验电荷：检验电荷：本身携带电荷足够小；占据空间也足够本身携带电荷足够小；占据空间也足够本身携带电荷足够小；占据空间也足够本身携带电荷足够小；占据空间也足够小，放在电场中不会对原有电场有显著的影响。小，放在电场中不会对原有电场有显著的影响。小，放在电场中不会对原有电场有显著的影响。小，放在电场中不会对原有电场有显著的影响。2.2.将将将将 放在点放在点放在点放在点 电荷系产生的电场中，电荷系产生的电场中，电荷系产生的电场中，电荷系产生的电场中，受受受受到的作用力为到的作用力为到的作用力为到的作用力为 。比值比值比值比值 与检验电荷无关，反映电场本身的性质与检验电荷无关，反映电场本身的性质与检验电荷无关，反映电场本身的性质与检验电荷无关，反映电场本身的性质电场强度：电场强度：单位正电荷在电场中单位正电荷在电场中单位正电荷在电场中单位正电荷在电场中某点所受到的力。某点所受到的力。某点所受到的力。某点所受到的力。物理意义场强单位是场强单位是N/C。或者叫做。或者叫做伏特伏特/米米。+Qq0+电场电场出发点出发点出发点出发点:从电场的电荷受力出发，引入一描述电场的物理量。从电场的电荷受力出发，引入一描述电场的物理量。从电场的电荷受力出发，引入一描述电场的物理量。从电场的电荷受力出发，引入一描述电场的物理量。4 点电荷系电场中空间某点的场强为各个点电荷在点电荷系电场中空间某点的场强为各个点电荷在点电荷系电场中空间某点的场强为各个点电荷在点电荷系电场中空间某点的场强为各个点电荷在该点单独存在时产生的场强的矢量和。该点单独存在时产生的场强的矢量和。该点单独存在时产生的场强的矢量和。该点单独存在时产生的场强的矢量和。证明：检验电荷受力证明：检验电荷受力2.2.场强迭加原理场强迭加原理两边除两边除q0证毕证毕场强迭加原理53.3.场强的计算场强的计算1.点电荷的场强点电荷的场强表示表示 的单位矢量。的单位矢量。2.点电荷系的场强点电荷系的场强的方向：从源点指向场点。的方向：从源点指向场点。位矢位矢场点场点O 场源场源时，时，此结论正确吗？此结论正确吗？6切口的长度为切口的长度为l，圆环的半径为，圆环的半径为R(均匀带均匀带电），电），Rl,在圆心处的场强为在圆心处的场强为？73.连续带电体的场强连续带电体的场强将带电体分成很多元电荷将带电体分成很多元电荷将带电体分成很多元电荷将带电体分成很多元电荷 dq ,对场源求积分，可得总场强：对场源求积分，可得总场强：对场源求积分，可得总场强：对场源求积分，可得总场强：电荷元的选取：电荷元的选取：电荷的体密度电荷的体密度 电荷的面密度电荷的面密度电荷的面密度电荷的面密度 电荷的线密度电荷的线密度电荷的线密度电荷的线密度对于电荷线分布的带电体对于电荷线分布的带电体对于电荷线分布的带电体对于电荷线分布的带电体对于电荷面分布的带电体对于电荷面分布的带电体对于电荷面分布的带电体对于电荷面分布的带电体对于电荷体分布的带电体对于电荷体分布的带电体对于电荷体分布的带电体对于电荷体分布的带电体先求出它在任意场点先求出它在任意场点先求出它在任意场点先求出它在任意场点p 的场强的场强的场强的场强:8体电荷分布的带电体的场强体电荷分布的带电体的场强体电荷分布的带电体的场强体电荷分布的带电体的场强面电荷分布的带电体的场强面电荷分布的带电体的场强面电荷分布的带电体的场强面电荷分布的带电体的场强线电荷分布的带电体的场强线电荷分布的带电体的场强线电荷分布的带电体的场强线电荷分布的带电体的场强解题思路及步骤：解题思路及步骤：1 1.建立坐标系。建立坐标系。建立坐标系。建立坐标系。2 2.确定电荷密度确定电荷密度确定电荷密度确定电荷密度:4 4.确定电荷元的场确定电荷元的场确定电荷元的场确定电荷元的场5 5.求场强分量求场强分量求场强分量求场强分量E Ex x、E Ey y、E EZ Z。3 3.求电荷元电量求电荷元电量求电荷元电量求电荷元电量;体体,面面面面 ,线线线线 求总场求总场求总场求总场9例例1：求电偶极子中垂线上一点的电场强度。求电偶极子中垂线上一点的电场强度。求电偶极子中垂线上一点的电场强度。求电偶极子中垂线上一点的电场强度。电偶极子：一对等量异号的点电荷系。电偶极子：一对等量异号的点电荷系。电偶极子：一对等量异号的点电荷系。电偶极子：一对等量异号的点电荷系。电偶极矩电偶极矩电偶极矩电偶极矩解：解：由对称性分析由对称性分析Ey=0写成矢量式：写成矢量式：场强的大小为：场强的大小为：10例例2：电荷均匀分布在一根长直细棒上，此棒电荷线密度电荷均匀分布在一根长直细棒上，此棒电荷线密度电荷均匀分布在一根长直细棒上，此棒电荷线密度电荷均匀分布在一根长直细棒上，此棒电荷线密度为为为为。试计算距细棒垂直距离为。试计算距细棒垂直距离为。试计算距细棒垂直距离为。试计算距细棒垂直距离为a a的的的的P P点的场强。已知细棒点的场强。已知细棒点的场强。已知细棒点的场强。已知细棒两端和两端和两端和两端和P P点连线的夹角分别为点连线的夹角分别为点连线的夹角分别为点连线的夹角分别为 1 1和和和和 2 2。解解:线电荷密度线电荷密度11同理可得：同理可得：同理可得：同理可得：12讨论讨论讨论讨论:2 2.设棒长为设棒长为设棒长为设棒长为l l ，alal 无穷远点场强，无穷远点场强，无穷远点场强，无穷远点场强，相当于点电荷的电场。相当于点电荷的电场。相当于点电荷的电场。相当于点电荷的电场。1=0,2=。1 1.无限长均匀带电直线，无限长均匀带电直线，无限长均匀带电直线，无限长均匀带电直线，13例例3：均匀带电圆环半径为均匀带电圆环半径为均匀带电圆环半径为均匀带电圆环半径为R R，带电量为，带电量为，带电量为，带电量为q q,求：圆环轴线求：圆环轴线求：圆环轴线求：圆环轴线上一点的场强。上一点的场强。上一点的场强。上一点的场强。解：解：电荷元电荷元dq的场的场由场对称性由场对称性r 与与 x 都为常量都为常量14讨论讨论讨论讨论讨论讨论:1.环心处：环心处：x=0,E=02.当当当当 x x R R,相当于点电荷的场。相当于点电荷的场。相当于点电荷的场。相当于点电荷的场。3 3.场强极大值位置：场强极大值位置：场强极大值位置：场强极大值位置：令令15例题例题例题例题4 4 均匀带电圆盘轴线上一点的场强。均匀带电圆盘轴线上一点的场强。均匀带电圆盘轴线上一点的场强。均匀带电圆盘轴线上一点的场强。设圆盘带电量为设圆盘带电量为设圆盘带电量为设圆盘带电量为 ，半径为，半径为，半径为，半径为解：带电圆盘可看成许多同心的圆环组成，解：带电圆盘可看成许多同心的圆环组成，解：带电圆盘可看成许多同心的圆环组成，解：带电圆盘可看成许多同心的圆环组成，细圆环带电量细圆环带电量取一半径为取一半径为取一半径为取一半径为r r，宽度为，宽度为，宽度为，宽度为dr dr 的细圆环。的细圆环。的细圆环。的细圆环。16在远离带电圆面处，相当于点电荷的场强。在远离带电圆面处，相当于点电荷的场强。在远离带电圆面处，相当于点电荷的场强。在远离带电圆面处，相当于点电荷的场强。相当于无限大带电平面附近的电场，可看成是均匀场，相当于无限大带电平面附近的电场，可看成是均匀场，相当于无限大带电平面附近的电场，可看成是均匀场，相当于无限大带电平面附近的电场，可看成是均匀场，场强垂直于板面，正负由电荷的符号决定。场强垂直于板面，正负由电荷的符号决定。场强垂直于板面，正负由电荷的符号决定。场强垂直于板面，正负由电荷的符号决定。2.当当三、带电体在电场中的受力三、带电体在电场中的受力 如果知道电场中场强的分布，又知道放于该点的电如果知道电场中场强的分布，又知道放于该点的电荷荷q0，则该质点所受的电场力为：，则该质点所受的电场力为：。1.当当讨论：讨论：如果连续带电体，则电场力为：如果连续带电体，则电场力为：17平行板电容器内部的场强？平行板电容器内部的场强？