§10-2 電場和電場強度.ppt

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1、§10-2電場和電場強度一、電場(electricfield)1.在電荷周圍空間存在一種特殊物質(zhì)，可以傳遞電荷之間的相互作用力，這種特殊物質(zhì)稱為電場。靜止電荷周圍存在的電場稱為靜電場。2.引入該電場的任何帶電體，都受到電場傳遞的作用力的作用，這種力稱為靜電場力。3.當(dāng)帶電體在電場中移動時，電場力對帶電體作功，表明電場具有能量。判斷電場存在的方法：若將一個電荷引到空間某點，若它受到電場力的作用，該點必存在電場；若不受電場力的作用，該點沒有電場。電荷電場電荷1二、電場強度(electricfieldintensity)它與試探電荷無關(guān)，反映電場本身的性質(zhì)。單位正電荷在電場中某點

2、所受到的力。物理意義1.試探電荷q0：攜帶電量足夠小，占據(jù)空間也足夠小的點電荷，不會對原有電場有顯著的影響。2.將帶正電的試探電荷q0放在電場中的不同位置，q0受到的電場力的值和方向均不同，但對某一點而言，與q0之比為一不變的矢量，為描述電場的屬性，引入一個物理量電場強度(簡稱為場強）23.單位：在國際單位制(SI)中力的單位：N(牛頓);電量的單位：C(庫侖)電場是一個矢量場(vectorfield)場強的單位：N/C或V/m。電荷在場中受到的力：++++電場中某點的電場強度的大小，等于單位電荷在該點所受電場力的大?。浑妶鰪姸鹊姆较蚺c正電荷在該點所受電場力的方向一致。3三

3、、電場強度的計算1.點電荷的電場強度正電荷負(fù)電荷位矢求場點O場源42.多個點電荷產(chǎn)生的電場電場中任何一點的總場強等于各個點電荷在該點各自產(chǎn)生的場強的矢量和，這種性質(zhì)稱為場強疊加原理。若空間存在n個點電荷q1、q2、…、qn，求它們在空間電場中任一點P的電場強度ri是點P相對于第i個點電荷的位置矢量。53.任意帶電體產(chǎn)生的電場將帶電體分成很多電荷元dq，先求出它在空間任意點P的場強對整個帶電體積分，可得總場強下面引入電荷密度的概念并選取合適的坐標(biāo)，給出具體的表達(dá)式和實施計算。P＋＋＋＋＋＋＋＋6體電荷分布的帶電體的場強面電荷分布的帶電體的場強線電荷分布的帶電體的場強電荷的體密

4、度電荷的面密度電荷的線密度7例1求兩個相距為l，等量異號點電荷的中垂線上任一點Q處的電場強度。當(dāng)r>>l時，由一對電量相等、符號相反的點電荷所組成的系統(tǒng)稱為電偶極子（electricdipole）。解建立如右圖的坐標(biāo)系，代入上式Q點的場強其y分量為零，x分量是和在x方向分量的代數(shù)和8結(jié)論：電偶極子中垂線上距離中心較遠(yuǎn)處一點的場強，與電偶極子的電矩成正比，與該點離中心的距離的三次方成反比，方向與電矩方向相反。用表示從到的矢量，稱為電偶極子的軸，定義電偶極矩為9例2求距離均勻帶電細(xì)棒為a的P點處電場強度。設(shè)棒長為L,帶電量為q，電荷線密度為λ=q/L解選坐標(biāo)并任取一小段dq，如

5、圖，其中由圖可知在xy平面上P點的場強dE可分解成x方向和y方向的兩個分量:aPαβOθdxl10場強的x分量場強的y分量討論：當(dāng)y<

6、，寬度為dr的細(xì)圓環(huán)帶的電量為P13在遠(yuǎn)離帶電圓面處，相當(dāng)于點電荷的場強。相當(dāng)于無限大帶電平面附近的電場，可看成是均勻場，場強垂直于板面，正負(fù)由電荷的符號決定。討論：1.當(dāng)2.當(dāng)[附錄]泰勒展開：14電場強度的計算舉例(已知q，L，a)。1.均勻帶電細(xì)桿延長線上任一點的場強建立坐標(biāo)如圖，dq在P點的場強：當(dāng)a>>L時，轉(zhuǎn)化為點電荷的場強取電荷元：152.均勻帶電細(xì)桿的中垂線上任一點的場強在P點的場強：建立坐標(biāo)如圖，取電荷元　　，16★討論：(1)可視為點電荷的場強；(2)可視為“無限長”均勻帶電直線的場強。173.均勻帶電細(xì)圓環(huán)軸線上的場強（已知q，R）解：建立坐標(biāo)系Oxy

7、如圖，分析對稱性：任取電荷元181．當(dāng)x>>R時，E=0★討論2.x=0(環(huán)心處)，寫成矢量形式轉(zhuǎn)化為點電荷的場強3.何處E有最大值？得:令E=019解:取細(xì)圓環(huán)電荷４.均勻帶電薄圓盤軸線上的場強(半徑R，電荷面度為?)xRP沿x軸方向。由上題結(jié)果知：drr20可視為點電荷的場強。(2)可視為“無限大”均勻帶電平面附近的場強。(1)★討論：利用多項式定理：21