《大學(xué)物理靜電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度課件.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《大學(xué)物理靜電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度課件.ppt（31頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)趨R文網(wǎng)上搜索。

1、大學(xué)物理大學(xué)物理 第三次修訂本第三次修訂本第第6章章 靜電場(chǎng)靜電場(chǎng)16.2 電場(chǎng)電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度一、電場(chǎng)一、電場(chǎng) 1.電荷之間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)傳遞電荷之間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)傳遞的的,或者說(shuō)電荷周?chē)嬖谟须妶?chǎng)或者說(shuō)電荷周?chē)嬖谟须妶?chǎng),引入該電場(chǎng)引入該電場(chǎng)的任何帶電體的任何帶電體,都受到電場(chǎng)的作用力都受到電場(chǎng)的作用力,這就是這就是所謂的近距作用。所謂的近距作用。電荷電荷 電場(chǎng)電場(chǎng) 電荷電荷 2.電場(chǎng)的物質(zhì)性電場(chǎng)的物質(zhì)性 a.對(duì)電場(chǎng)中的帶電體施以力的作用。對(duì)電場(chǎng)中的帶電體施以力的作用。(表明電場(chǎng)具有動(dòng)量表明電場(chǎng)具有動(dòng)量)大學(xué)物理大學(xué)物理 第三次修訂本第三次修訂本第第6章章 靜電場(chǎng)靜電場(chǎng)2

2、b.當(dāng)帶電體在電場(chǎng)中移動(dòng)時(shí)當(dāng)帶電體在電場(chǎng)中移動(dòng)時(shí),電場(chǎng)力作功。電場(chǎng)力作功。c.變化的電場(chǎng)以光速在空間傳播。變化的電場(chǎng)以光速在空間傳播。電場(chǎng)具有動(dòng)量、質(zhì)量和能量、以有限電場(chǎng)具有動(dòng)量、質(zhì)量和能量、以有限的速度傳播，體現(xiàn)了它的物質(zhì)性。的速度傳播，體現(xiàn)了它的物質(zhì)性。3.電場(chǎng)與實(shí)物之間的不同在于它具有疊加性。電場(chǎng)與實(shí)物之間的不同在于它具有疊加性?？臻g同一位置可以同時(shí)存在幾種不同的場(chǎng)，空間同一位置可以同時(shí)存在幾種不同的場(chǎng)，但不能同時(shí)存在幾種實(shí)物物質(zhì)。但不能同時(shí)存在幾種實(shí)物物質(zhì)。(表明電場(chǎng)具有能量表明電場(chǎng)具有能量)(以有限的速度傳播以有限的速度傳播)大學(xué)物理大學(xué)物理 第三次修訂本第三次修訂本第第6章章 靜電

3、場(chǎng)靜電場(chǎng)3二、電場(chǎng)強(qiáng)度二、電場(chǎng)強(qiáng)度 2.將正檢驗(yàn)電荷將正檢驗(yàn)電荷 q0 放在電場(chǎng)中的不同位置放在電場(chǎng)中的不同位置,受到的電場(chǎng)力的值和方向均不同受到的電場(chǎng)力的值和方向均不同,但對(duì)某一但對(duì)某一點(diǎn)而言，力與電荷之比為一不變的矢量。點(diǎn)而言，力與電荷之比為一不變的矢量。1.檢驗(yàn)電荷檢驗(yàn)電荷 q0 帶電量足夠小帶電量足夠小;點(diǎn)電荷點(diǎn)電荷(尺寸小尺寸小)。大學(xué)物理大學(xué)物理 第三次修訂本第三次修訂本第第6章章 靜電場(chǎng)靜電場(chǎng)4單位正電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)所受到的電場(chǎng)力。單位正電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)所受到的電場(chǎng)力。定義定義電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度 電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小等于單位電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小等于單位電荷在該點(diǎn)受力的大

4、小，其方向?yàn)檎姾稍陔姾稍谠擖c(diǎn)受力的大小，其方向?yàn)檎姾稍谠擖c(diǎn)受力的方向。該點(diǎn)受力的方向。物理意義物理意義 大學(xué)物理大學(xué)物理 第三次修訂本第三次修訂本第第6章章 靜電場(chǎng)靜電場(chǎng)5 2.電場(chǎng)強(qiáng)度與檢驗(yàn)電荷無(wú)關(guān)電場(chǎng)強(qiáng)度與檢驗(yàn)電荷無(wú)關(guān),反映電場(chǎng)本反映電場(chǎng)本身的性質(zhì)。身的性質(zhì)。單位單位:N/C(SI)1.電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)的力的性質(zhì)的物電場(chǎng)強(qiáng)度是描述電場(chǎng)的力的性質(zhì)的物理量。理量。3.電場(chǎng)是一個(gè)矢量場(chǎng)。電場(chǎng)是一個(gè)矢量場(chǎng)。4.電荷在場(chǎng)中受到的力：電荷在場(chǎng)中受到的力：討論討論 大學(xué)物理大學(xué)物理 第三次修訂本第三次修訂本第第6章章 靜電場(chǎng)靜電場(chǎng)6幾種帶電體的電場(chǎng)幾種帶電體的電場(chǎng) 大學(xué)物理大學(xué)物理 第三次修訂本第

5、三次修訂本第第6章章 靜電場(chǎng)靜電場(chǎng)7三、電場(chǎng)強(qiáng)度疊加原理三、電場(chǎng)強(qiáng)度疊加原理1.點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度正電荷正電荷 負(fù)電荷負(fù)電荷 O 場(chǎng)源場(chǎng)源大學(xué)物理大學(xué)物理 第三次修訂本第三次修訂本第第6章章 靜電場(chǎng)靜電場(chǎng)82.電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)的疊加原理電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)的疊加原理點(diǎn)電荷系點(diǎn)電荷系 點(diǎn)點(diǎn)電電荷荷系系在在某某點(diǎn)點(diǎn)P產(chǎn)產(chǎn)生生的的電電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)度度等等于于各各點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和。點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和。大學(xué)物理大學(xué)物理 第三次修訂本第三次修訂本第第6章章 靜電場(chǎng)靜電場(chǎng)93.任意帶電體（連續(xù)帶電體）的場(chǎng)強(qiáng)任意帶電體（連續(xù)帶電體）的場(chǎng)強(qiáng) 將帶電體分成很多元電荷將帶電體分成很多

6、元電荷 dq,求出它在求出它在任意場(chǎng)點(diǎn)任意場(chǎng)點(diǎn) p 的場(chǎng)強(qiáng)的場(chǎng)強(qiáng)對(duì)場(chǎng)源求積分對(duì)場(chǎng)源求積分,可得總場(chǎng)強(qiáng)可得總場(chǎng)強(qiáng) 帶電體電荷分為線分布、面分布和體分布。帶電體電荷分為線分布、面分布和體分布。p大學(xué)物理大學(xué)物理 第三次修訂本第三次修訂本第第6章章 靜電場(chǎng)靜電場(chǎng)10體電荷分布帶電體的場(chǎng)強(qiáng)體電荷分布帶電體的場(chǎng)強(qiáng)面電荷分布帶電體的場(chǎng)強(qiáng)面電荷分布帶電體的場(chǎng)強(qiáng)線電荷分布帶電體的場(chǎng)強(qiáng)線電荷分布帶電體的場(chǎng)強(qiáng)電荷的體密度電荷的體密度電荷的面密度電荷的面密度電荷的線密度電荷的線密度大學(xué)物理大學(xué)物理 第三次修訂本第三次修訂本第第6章章 靜電場(chǎng)靜電場(chǎng)11例例1、求電偶極子的電場(chǎng)、求電偶極子的電場(chǎng) 兩個(gè)等量異號(hào)電荷兩個(gè)等

7、量異號(hào)電荷 q 和和 q,相距為相距為 l(相對(duì)于所求場(chǎng)點(diǎn)很小相對(duì)于所求場(chǎng)點(diǎn)很小),稱為稱為電偶極子電偶極子。(1)延長(zhǎng)線上延長(zhǎng)線上A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向沿方向沿 x 軸正向。軸正向。-q 0 +qA x大學(xué)物理大學(xué)物理 第三次修訂本第三次修訂本第第6章章 靜電場(chǎng)靜電場(chǎng)12 因?yàn)橐驗(yàn)?x l，有，有 -q 0 +q A x大學(xué)物理大學(xué)物理 第三次修訂本第三次修訂本第第6章章 靜電場(chǎng)靜電場(chǎng)13 電偶極子延長(zhǎng)線上一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)與電偶極電偶極子延長(zhǎng)線上一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)與電偶極子電矩的二倍成正比子電矩的二倍成正比,與該點(diǎn)離中心距離的與該點(diǎn)離中心距離的三次方成反比三次方成反比,方向與電矩方向相同。方向與電矩方向相

8、同。定義定義電偶極矩電偶極矩(電矩電矩)方向由方向由-q 指向指向+q?；蚧?-q+q 大學(xué)物理大學(xué)物理 第三次修訂本第三次修訂本第第6章章 靜電場(chǎng)靜電場(chǎng)14(2)在中垂線上距離中心較遠(yuǎn)處一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)在中垂線上距離中心較遠(yuǎn)處一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng) 大學(xué)物理大學(xué)物理 第三次修訂本第三次修訂本第第6章章 靜電場(chǎng)靜電場(chǎng)15 場(chǎng)強(qiáng)與電矩成正比場(chǎng)強(qiáng)與電矩成正比,與該點(diǎn)離中心的距離與該點(diǎn)離中心的距離的三次方成反比的三次方成反比,方向與電矩方向相反。方向與電矩方向相反。大學(xué)物理大學(xué)物理 第三次修訂本第三次修訂本第第6章章 靜電場(chǎng)靜電場(chǎng)16例例2 2、電偶極子在均勻電場(chǎng)中受到的力偶矩。電偶極子在均勻電場(chǎng)中受到的力偶矩。解解

9、 在勻強(qiáng)電場(chǎng)中電偶極子的電荷受力在勻強(qiáng)電場(chǎng)中電偶極子的電荷受力 相對(duì)于相對(duì)于O點(diǎn)的力矩大?。狐c(diǎn)的力矩大?。夯蚧虼髮W(xué)物理大學(xué)物理 第三次修訂本第三次修訂本第第6章章 靜電場(chǎng)靜電場(chǎng)17(1)力偶矩最大。力偶矩最大。(電偶極子處于穩(wěn)定平衡）電偶極子處于穩(wěn)定平衡）力偶矩為零。力偶矩為零。(2)(3)力偶矩為零。力偶矩為零。（電偶極子處于非穩(wěn)定平衡）（電偶極子處于非穩(wěn)定平衡）討論討論 大學(xué)物理大學(xué)物理 第三次修訂本第三次修訂本第第6章章 靜電場(chǎng)靜電場(chǎng)18分析：分析：在圓環(huán)不同在圓環(huán)不同位置區(qū)取不同電荷位置區(qū)取不同電荷元時(shí)，在元時(shí)，在P點(diǎn)產(chǎn)生點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)方向不同，的電場(chǎng)方向不同，但顯然電荷分布具但顯然電荷

10、分布具有對(duì)稱性有對(duì)稱性。例例3、如圖所示，一均勻帶電細(xì)圓環(huán)，半徑為、如圖所示，一均勻帶電細(xì)圓環(huán)，半徑為 ，所帶總電量為，所帶總電量為 (設(shè)設(shè) ），求圓環(huán)軸線上任），求圓環(huán)軸線上任一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)。xpRr大學(xué)物理大學(xué)物理 第三次修訂本第三次修訂本第第6章章 靜電場(chǎng)靜電場(chǎng)所以，由對(duì)稱性所以，由對(duì)稱性當(dāng)當(dāng)d dq q 位置發(fā)生變化時(shí)，它所激發(fā)的電場(chǎng)位置發(fā)生變化時(shí)，它所激發(fā)的電場(chǎng)矢量構(gòu)成了一個(gè)圓錐面。矢量構(gòu)成了一個(gè)圓錐面。.大學(xué)物理大學(xué)物理 第三次修訂本第三次修訂本第第6章章 靜電場(chǎng)靜電場(chǎng)由對(duì)稱性由對(duì)稱性解解：xpRr5-2 電場(chǎng)電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度大學(xué)物理大學(xué)物理 第三次修訂本第三次修訂本第

11、第6章章 靜電場(chǎng)靜電場(chǎng)21(1)當(dāng)當(dāng) x=0時(shí)，即在圓環(huán)中心處時(shí)，即在圓環(huán)中心處(2)若若 x R，則，則 可以把帶電圓環(huán)視為一個(gè)點(diǎn)電荷?？梢园褞щ妶A環(huán)視為一個(gè)點(diǎn)電荷。討論討論 dE/dEP大學(xué)物理大學(xué)物理 第三次修訂本第三次修訂本第第6章章 靜電場(chǎng)靜電場(chǎng)22例例4、均勻帶電圓盤(pán)軸線上一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)。設(shè)圓均勻帶電圓盤(pán)軸線上一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)。設(shè)圓盤(pán)帶電量為盤(pán)帶電量為 q,半徑為半徑為R。解解 帶電圓盤(pán)可看成許多同心的圓環(huán)組成帶電圓盤(pán)可看成許多同心的圓環(huán)組成,取一取一半徑為半徑為r,寬度為寬度為dr 的細(xì)圓環(huán)帶電量：的細(xì)圓環(huán)帶電量：p大學(xué)物理大學(xué)物理 第三次修訂本第三次修訂本第第6章章 靜電場(chǎng)靜電場(chǎng)23(1

12、)當(dāng)當(dāng)R x，可視為無(wú)限大平板。，可視為無(wú)限大平板。+電場(chǎng)強(qiáng)度垂電場(chǎng)強(qiáng)度垂直帶電平面直帶電平面討論討論 大學(xué)物理大學(xué)物理 第三次修訂本第三次修訂本第第6章章 靜電場(chǎng)靜電場(chǎng)24E1E2(2)E1E1E2E2(3)補(bǔ)償法補(bǔ)償法pxO-大學(xué)物理大學(xué)物理 第三次修訂本第三次修訂本第第6章章 靜電場(chǎng)靜電場(chǎng)25x 0求求在空間一點(diǎn)在空間一點(diǎn)P P 產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度。（產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度。（P點(diǎn)到桿點(diǎn)到桿的垂直距離為的垂直距離為a）解解例例5、長(zhǎng)為長(zhǎng)為L(zhǎng)的均勻帶電直桿，電荷線密度為的均勻帶電直桿，電荷線密度為+。電荷元電荷元aPy 2 1dyydqr 大學(xué)物理大學(xué)物理 第三次修訂本第三次修訂本第第6章章 靜電場(chǎng)靜

13、電場(chǎng)26由幾何關(guān)系由幾何關(guān)系 x 0aPy 2 1dyydqr 大學(xué)物理大學(xué)物理 第三次修訂本第三次修訂本第第6章章 靜電場(chǎng)靜電場(chǎng)27無(wú)限長(zhǎng)帶電直線無(wú)限長(zhǎng)帶電直線討論討論 a Pyx0 2 1大學(xué)物理大學(xué)物理 第三次修訂本第三次修訂本第第6章章 靜電場(chǎng)靜電場(chǎng)28例例6 如圖，一均勻帶電的無(wú)限長(zhǎng)直線段，電荷如圖，一均勻帶電的無(wú)限長(zhǎng)直線段，電荷線密度線密度 1,另有一均勻帶電直線段另有一均勻帶電直線段,長(zhǎng)度為長(zhǎng)度為l,電電荷密度為荷密度為 2，兩線互相垂直且共面，若帶電線，兩線互相垂直且共面，若帶電線段近端距長(zhǎng)直導(dǎo)線為段近端距長(zhǎng)直導(dǎo)線為a。求求 它們之間的相互作用力。它們之間的相互作用力。a四、由

14、電場(chǎng)強(qiáng)度求力四、由電場(chǎng)強(qiáng)度求力大學(xué)物理大學(xué)物理 第三次修訂本第三次修訂本第第6章章 靜電場(chǎng)靜電場(chǎng)29 dq 受到的電場(chǎng)力受到的電場(chǎng)力 各電荷元所受力的方向相同，故各電荷元所受力的方向相同，故解解 在在 l 上取電荷元上取電荷元 電荷元電荷元處的場(chǎng)強(qiáng)處的場(chǎng)強(qiáng) a大學(xué)物理大學(xué)物理 第三次修訂本第三次修訂本第第6章章 靜電場(chǎng)靜電場(chǎng)30l d Pq0 xy o例例7 一均勻帶電細(xì)桿一均勻帶電細(xì)桿,長(zhǎng)為長(zhǎng)為 l,其電荷線密度為其電荷線密度為,在桿的延長(zhǎng)線上到桿的一端距離為在桿的延長(zhǎng)線上到桿的一端距離為 d 的的 P點(diǎn)處點(diǎn)處,有一電量為有一電量為 q0 的點(diǎn)電荷。的點(diǎn)電荷。求求:1.點(diǎn)電荷所受電場(chǎng)力點(diǎn)電荷所受電場(chǎng)力;2.當(dāng)當(dāng) d l 時(shí)時(shí),場(chǎng)強(qiáng)大小場(chǎng)強(qiáng)大小?解解:1.取電荷元取電荷元 dx大學(xué)物理大學(xué)物理 第三次修訂本第三次修訂本第第6章章 靜電場(chǎng)靜電場(chǎng)31方向方向:2.當(dāng)當(dāng) d l 時(shí)時(shí)視為點(diǎn)電荷。視為點(diǎn)電荷。l d Pq0 xy odx