1第一讲 库仑定律 电场强度 场强计算
电场强度计算方法
电场强度计算方法电场强度是描述电场空间分布情况的物理量。
在实际应用中，为了准确计算电场强度，我们需要利用电荷的数量和位置信息来进行计算。
本文将介绍几种常用的电场强度计算方法。
方法一：库仑定律库仑定律是计算电荷间电场强度的基本定律。
根据库仑定律，两个电荷之间的电场强度可以通过公式进行计算：E = k * (q / r²)其中，E表示电场强度，k是库仑常数，q是电荷大小，r是电荷间的距离。
这个公式适用于计算单个电荷的电场强度，也适用于计算多个电荷之间的电场强度。
对于多个电荷，可以将各个电荷的电场强度之和作为总的电场强度。
方法二：超级位置原理超级位置原理是一种便捷的计算电场强度的方法，尤其适用于球对称分布的电荷。
据此方法，我们可以假设所有电荷都位于空间中的一个点，然后计算距离该点一定距离的电场强度。
最后再根据实际电荷分布的情况进行修正。
这种方法可以减少计算的复杂度，提高计算效率。
方法三：高斯定律高斯定律是计算电场强度的另一种常用方法。
根据高斯定律，我们可以通过电场线穿过一个闭合曲面的总电通量来计算电场强度。
公式如下：Φ = E * S = Q / ε₀其中，Φ表示电通量，E表示电场强度，S表示闭合曲面的面积，Q 表示包围在闭合曲面内的总电荷量，ε₀表示真空介电常数。
通过求解这个方程，可以得到电场强度E。
方法四：数值模拟方法除了上述解析方法外，还可以使用数值模拟方法来计算电场强度。
数值模拟方法一般基于有限元或有限差分方法，通过将电场区域离散化为小网格，利用数值计算技术来求解电场强度。
数值模拟方法适用于复杂电场分布和形状的计算，可以在较大范围内获得精确的结果。
总结：电场强度的计算方法有库仑定律、超级位置原理、高斯定律和数值模拟方法等。
根据实际情况选择合适的方法进行计算，可以准确地描述电场强度的分布。
电场强度的计算对于电场分布的理解和电场效应的预测具有重要意义，在工程设计、科学研究和日常生活等领域都有广泛应用。
电荷与电场库仑定律与电场强度
电荷与电场库仑定律与电场强度电荷与电场：库仑定律与电场强度电荷与电场是电学中重要的概念和理论基础。
库仑定律和电场强度则是描述电荷与电场之间相互作用的重要原理。
本文将详细介绍库仑定律和电场强度的定义、计算方法以及它们在实际应用中的意义。
一、库仑定律库仑定律是描述电荷间相互作用力的基本定律。
根据库仑定律，电荷间作用力的大小与它们之间的距离成反比，与它们的电量之积成正比。
具体地说，对于两个电荷q1和q2之间的相互作用力F，库仑定律可以表达为：F = k * |q1 * q2| / r^2其中，k是一个比例常数，通常被称为库仑常数，其值约为9×10^9 N·m^2/C^2。
r表示电荷间的距离。
库仑定律的重要性体现在它对静电力的描述和计算中的作用。
通过库仑定律，我们可以计算出电荷之间的相互作用力，从而理解电荷的吸引和排斥现象，解释电荷分布对物体产生的引力或斥力，以及研究导体和绝缘体的电荷分布等问题。
二、电场强度电场强度是描述电场中的力与电荷之间关系的物理量。
在某一点处，电场强度E可以定义为单位正电荷在该点处受到的力F与该单位正电荷的比值。
数学表达式为：E =F / q其中，F为作用在单位正电荷上的力，q为单位正电荷的电量。
电场强度的方向与作用力的方向相同，可以通过箭头表示。
电场强度具有矢量性质，它的大小和方向都决定了电场中电荷粒子受到的力大小和方向。
电场强度与库仑定律之间存在着密切的联系。
根据库仑定律，我们可以推导出电场强度的计算公式。
对于位于距离r处的点电荷q，其产生的电场强度E可以表示为：E = k * |q / r^2|在该点附近的测试电荷q0受到的电场力F和电场强度E之间满足关系：F = q0 * E三、库仑定律与电场强度的应用库仑定律和电场强度的应用非常广泛。
它们在静电学、电动力学、电磁感应等领域中都发挥着重要的作用。
在电动力学中，库仑定律和电场强度被用来描述电荷在电场中受到的力和加速度，从而求解粒子在电场中的运动情况。
库仑定律和电场强度
2、推导过程
（1）、电荷元场强公式
dE
1
4π 0
dq r2
er
dqq
r
P
dE
（2）、积分后电荷元场强后可得
E
dE
1
4π 0
er r2
dq
电荷呈体分布 dq
dV '
E
V' 4
1
π 0
er
r2
dV
'
电荷呈面分布 dq
4π 0
Q r2
er
三、N个点电荷所产生的电场强度
1、公式：
q3
Eq
N i 1
E qiq
N i 1
qi eRi
4π 0 Ri2
q2
(Ri r ri )
q1
2、结论：适用叠加定理
q4
q q5
q7 q6
四、连续分布电荷所产生的电场强度
1、指导思想：微分点电荷公式积分
静电场概述
一、何谓静电场
由相对观察者静止且不随时间改变的电荷所形成的电场。
静态场
时变场
场量不随时间变化
场量随时间变化
二、本章重点
阐述静电荷与电场强度之间的关系，在已知电荷分布或
电位的情况下求解电场强度的各种计算方法。
三、本章难点
极化现象及镜像法。
§2.1 电场强度
§2.1.1 库仑定律
一、定律内容
q1
r12
q2
F21
F12
F12
1
4 0
q1q2 r122
e12
电场与电势的电场强度计算
电场与电势的电场强度计算电场强度是描述电场强弱的物理量，是电力学的基本概念之一。
在电场中，带电粒子会受到电场力的作用，而电场强度则是描述这种力的大小和方向。
电场强度的计算涉及到库仑定律、电势、电场线等基本概念和公式。
本文将介绍如何计算电场强度，并给出一些相关的例题。
一、库仑定律库仑定律是描述点电荷之间相互作用的基本规律，它表明电场强度与距离的平方成反比。
库仑定律的数学表达式为：\[F = \frac{{k \cdot q_1 \cdot q_2}}{{r^2}}\]其中，F是电场力的大小，k是一个常数，q1和q2分别是两个电荷的大小，r是两个电荷之间的距离。
根据库仑定律，我们可以通过已知电场力的大小和两个电荷的大小来计算电场强度。
假设已知两个点电荷分别为q1和q2，它们之间的距离为r，且受到的电场力的大小为F。
那么我们可以得到以下关系：\[E = \frac{F}{q_0}\]其中，E是电场强度，q0是测试电荷的大小。
根据库仑定律的公式，我们可以将F代入上式中，得到电场强度的计算公式：\[E = \frac{{k \cdot q_1 \cdot q_2}}{{r^2 \cdot q_0}}\]这个公式描述了点电荷之间的电场强度。
二、电势和电场强度的关系电势是描述电场中某一点的势能大小的物理量，是电场力做功的势能单位。
电势的计算公式为：\[V = \frac{{k \cdot q}}{{r}}\]其中，V是电势，k是常数，q是电荷大小，r是与电荷产生电场力的地点之间的距离。
电场强度与电势之间有一定的关系。
根据电场力和势能之间的关系，我们可以得到以下公式：\[E = \dfrac{-dV}{dr}\]根据这个公式，我们可以通过求解电势函数的导数来计算给定位置处的电场强度。
这个方法在计算连续分布的电荷的电场强度时尤为有用。
三、电场强度的计算实例例1：求解均匀带电长直线的电场强度假设有一根长度为L、线密度为λ的均匀带电长直线。
库仑定律及电场强度的计算方法
库仑定律及电场强度的计算方法库仑定律是描述电荷之间相互作用的重要定律，它揭示了电荷之间的力与它们之间距离的关系。
在电磁学中，库仑定律是一条基础定律，为进一步研究电场强度的计算提供了基础。
本文将就库仑定律及电场强度的计算方法进行探讨。
一、库仑定律的描述库仑定律是由法国物理学家库仑于18世纪提出的，它描述了两个点电荷之间相互作用力的大小与它们之间距离的平方成反比的关系。
根据库仑定律，两个点电荷之间的力的大小可以用以下公式表示：F = k * (|q1| * |q2|) / r^2其中，F表示力的大小，q1和q2分别代表两个电荷的大小，r代表两个电荷之间的距离，k是一个常数，表示电场的介质。
二、电场强度的概念电场是由电荷所产生的一种物理场，它对其他电荷施加力。
电场强度是描述电场的物理量，它表示单位正电荷在电场中所受到的力的大小。
电场强度可以通过以下公式计算：E =F / q0其中，E表示电场强度，F代表所受力的大小，q0是单位正电荷的电荷量。
三、电场强度的计算方法对于由一个点电荷所产生的电场，电场强度与点电荷的大小成正比，与距离的平方成反比。
因此，对于一个点电荷Q，在其周围某一点P处的电场强度可以用以下公式表示：E = k * (|Q|) / r^2其中，E表示点P处的电场强度，Q代表点电荷的大小，r表示点P与点电荷之间的距离，k为电场的介质。
当有多个点电荷同时存在时，它们所产生的电场强度可以通过叠加原理进行计算。
即将每个点电荷所产生的电场强度矢量相加，得到最终的电场强度矢量。
四、电场强度的方向电场强度是一个矢量量，它有大小和方向之分。
电场强度的方向指的是在该点电场中正电荷所受力的方向。
在计算电场强度的方向时，可以利用库仑定律进行推导。
根据库仑定律，电场强度的方向与点电荷间的连线方向相同。
五、总结库仑定律及电场强度的计算方法是电磁学中的重要内容。
库仑定律描述了电荷之间相互作用的规律，为电场强度的计算提供了基础。
库仑定律 电场 电场强度
国防科大
二. 库仑定律( Coulomb Law)
1. 点电荷：又一个理想模型。
2. Coulomb 定律
1785年，库仑实验——电学进入科学行列。
等 效
r >> l
l
点电荷 —— 一种理想模型
.P
扭秤实验及其它实验
电力的平方反比律
.P
点电荷的实验基础： （1）质子的散射实验表明质子线度<10-15m； （2）电子对撞实验表明电子线度<10-18m Charles Augustin de Coulomb 1736-1806，French physicist
(1) 基本实验规律。适用条件：真空、静止、点电荷； 适用范围：宏观，微观。 (2) Coulomb作用力本质的两种不同解释，场作用的观点。 (3) 实验表明，严格遵从平方反比定律。若 1773，卡文迪许 1860, 麦克斯威 1971，威廉斯等 (4)与万有引力比较
● 电子与质子之间的万有引力为
● 所以库仑力与万有引力数值之比为 因此在考虑带电粒子间的相互作用力时， 可忽略万有引力。
| q n | | qe | | q p | 10 21 | qe | | qe |
Q
i
c
表明：电荷量子化已在相当高的精度下得到了检验。
高能物理中正负电荷对总是成对产生或消灭。 5. 电荷的本质：物质的一种属性；电荷不能脱离物质而 存在。作为物质属性的质量与电荷存在差别：相对论不 变性。
电荷周围存在电场，表现在 Q 周围引进另一点电荷q, q 会受到电力作用。q在不同点受到的电力不同，反映了不同 点电场不同。 电场强度: 描述场中各点电场强弱的物理量。 引进试验电荷q (q应足够小，以免它 的引入改变原来的场分布），利用q 在不同场点受力不同研究场的分布。
库仑定律与电场强度的计算
库仑定律与电场强度的计算库仑定律是电磁学中非常重要的定律之一，用于描述静电荷的相互作用。
它是由英国物理学家查尔斯·奥古斯丁·库仑在18世纪末提出的。
库仑定律通过计算两个电荷之间的作用力来研究电场的强度。
本文将详细介绍库仑定律以及电场强度的计算方法。
首先，我们来看一下库仑定律的表达式：$$F = k \frac{q_1 q_2}{r^2}$$其中，F代表两个电荷之间的作用力，q1和q2分别为两个电荷的大小，而r则代表两个电荷之间的距离。
k是一个比例常数，即库仑常数，其值为$$k = \frac{1}{4\pi\epsilon_0}$$其中，ε0为真空介质中的电常数，其值为$$\epsilon_0 = 8.85 \times 10^{-12} C^2/N \cdot m^2$$有了库仑定律的表达式，我们可以计算两个电荷之间的作用力，进而得到电场的强度。
电场强度E定义为单位正电荷所受到的力，因此可以通过库仑定律得到：$$E = \frac{F}{q}$$其中，E为电场强度，F为电荷所受到的力，q为电荷的大小。
在实际应用中，我们常常需要计算电场强度在不同位置的数值。
对于位于点电荷附近的某个位置P，电场强度E的计算可以通过库仑定律进行。
假设点电荷q位于原点O，位置P的坐标为(x, y, z)，则点电荷对位置P产生的电场强度可以表示为：$$E = \frac{kq}{r^2}$$这里，r为点电荷和位置P之间的距离，可以通过欧几里得距离公式计算：$$r = \sqrt{x^2 + y^2 + z^2}$$在实际计算中，当有多个电荷同时存在时，需要将每个电荷对位置P产生的电场强度进行叠加，即$$E = \sum_{i} \frac{kq_i}{r_i^2}$$其中，i代表第i个电荷，qi为第i个电荷的大小，ri为第i个电荷和位置P之间的距离。
除了点电荷外，我们还可以通过库仑定律计算电场强度对于一些分布式电荷的情况。
1第一讲_库仑定律_电场强度
电荷守恒和库仑定律 电场强度基础知识1．电荷、电荷守恒 ⑴自然界中只存在两种电荷：正电荷、负电荷．使物体带电的方法有摩擦起电、接触起电、感应起电．⑵静电感应：当一个带电体靠近导体时，由于电荷间的相互吸引或排斥，使导体靠近带电体的一端带异号电荷，远离带电体的一端带同号电荷． ⑶电荷守恒：电荷即不会创生，也不会消失，它只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分；在转移过程中，电荷总量保持不变．（一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和保持不变）⑷元电荷：指一个电子或质子所带的电荷量，用ｅ表示．ｅ＝1.6×10-19C2．库仑定律 ⑴真空中两个点电荷之间相互作用的电场力，跟它们电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上．即：221r q kq F =其中k 为静电力常量， k =9.0×10 9 N m 2/c 2⑵成立条件①真空中（空气中也近似成立），②点电荷，即带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计．（对带电均匀的球， r 为球心间的距离）．3．电场强度 ⑴电场：带电体的周围存在着的一种特殊物质，它的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用，这种力叫电场力．电荷间的相互作用就是通过电场发生作用的．电场还具有能的性质．⑵电场强度E ：反映电场强弱和方向的物理量，是矢量．①定义：放入电场中某点的试探电荷所受的电场力F 跟它的电荷量ｑ的比值，叫该点的电场强度．即：F E q = 单位：V/ｍ，Ｎ/Ｃ ②场强的方向：规定正电荷在电场中某点的受力方向为该点的场强方向． （说明：电场中某点的场强与放入场中的试探电荷无关，而是由该点的位置和场源电何来决定．）⑶点电荷的电场强度：E ＝2Q k r，其中Q 为场源电荷，E 为场中距Q 为r 的某点处的场强大小．对于求均匀带电的球体或球壳外某点的场强时，r 为该点到球心的距离．⑷电场强度的叠加：当存在多个场源电荷时，电场中某点的场强为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和．⑸电场线：为形象描述电场而引入的假想曲线．①电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷．②电场线不相交，也不相切，更不能认为电场就是电荷在电场中的运动轨迹．③同一幅图中，场强大的地方电场线较密，场强小的地方电场线较疏．⑹匀强电场：电场中各点场强大小处处相等，方向相同，匀强电场的电场线是一些平行的等间距的平行线．重点难点例析一、电荷守恒、库仑定律的理解1．两个完全相同的金属球接触后，所带正、负电荷先＂中和＂然后＂平均分配＂于两球．分配前后正、负电荷之和不变．2．当求两个导体．．球间的库仑力时，要考虑电荷的重新分布，例：当两球都带正电时，电荷相互非斥而使电荷主要分布于两球的外侧,此时r 将大于两球球心间的距离．3．库仑定律是长程力，当r →0时，带电体不能看成质点，库仑定律不再适用．4.微观粒子间的库仑力远大于它们之间的万有引力，当计算微观粒子间的相互作用时可忽略粒子间的万有引力．5.计算库仑力时，先将电荷量的绝对值代入进行计算，然后根据电性来判断力的方向．【例1】 两个半径相同的金属小球，带电量之比为1∶7，相距为r (可视为点电荷)，两者相互接触后再放回原来的位置上，则相互作用力可能为原来的 ( ) A.47 B. 37 C. 97 D 167练习：如图6－1－1，A 、B 是两个完全相同的带电金属球，它们所带的电荷量分别为+3Q 和+5Q ，放在光滑绝缘的水平面上.．若使金属球A 、B 分别由M 、N 两点以相等的动能相向运动，经时间0t 两球刚好发生接触，然后两球又分别向相反方向运动．设A 、B 返回M 、N 两点所经历的时间分别为1t 、2t .则（ ）A ．21t t >B ．21t t <C ．021t t t <=D ．021t t t >=二、与电场力相关的力学综合的问题电场力可以和其它力平衡，也可以和其它力一起产生加速度，因此这类问题实质上仍是力学问题，仍是按力学问题的基本思路来解题，只不过多了一个电场力而已，特别是带电体之间的库仑力由于是一对相互作用力，因而考虑孤立带电体之间相互作用的过程时，一般可考虑用动量守恒；动能与电势能之和守恒来处理．【例2】 如图6－1－2，在真空中同一条直线上的A 、B 两点固定有电荷量分别为+4Q 和-Q 的点电荷．①将另一个点电荷放在该直线上的哪个位置，可以使它在电场力作用下保持静止？②若要求这三个点电荷都只在电场力作用下保持静止，那么引入的这个点电荷应是正电荷还是负电荷？电荷量是多大？【例3】如图6－1－3，在光滑绝缘水平面上有三个质量都是m 的相同小球，彼此间的距离都是l ，A 、B 电荷量都是+q ．给C 一个外力F ，使三个小球保持相对静止共同加速运动．求：C 球的带电性和电荷量；外力F 的大小．图6－1－1 图6－1－3练习：两根绝缘细线分别系住a 、b 两个带电小球，并悬挂在O 点，当两个小球静止时，它们处在同一水平面上，此时βα<，如图所示6－1－5，现将两细线同时剪断，在某一时刻（ ）A ．两球仍处在同一水平面上B ．a 球水平位移大于b 球水平位移C ．a 球速度小于b 球速度D ．a 球速度大于b 球速度三、电场与电场线场强是矢量，叠加遵循平行四边形定则，场强的叠加是高考的热点，是本节的重点，需要重点突破．电场线是认识和研究电场问题的有利工具，必须掌握典型电场的电场线的分布，知道电场线的切线方向与场强方向一致，其疏密可反映场强大小．清除对电场线的一些错误认识．【例4】等量异种点电荷的连线和中垂线如图6－1－6示，现将一个带负电的检验电荷先从图中的a 点沿直线移动到b 点，再从b 点沿直线移动到c 点，则检验电荷在此全过程中（ ）A ．所受电场力的方向不变B ．所受电场力的大小恒定C ．b 点场强为0，电荷在b 点受力也为0D ．在平面内与c 点场强相同的点总共有四处练习：如图6－1－8，M 、N 为两个等量同种电荷，在其连线的中垂线上的P 点（离O 点很近）放一静止的点电荷q (负电荷)，不计重力，下列说法中正确的是（ ）A ．点电荷在从P 到O 的过程中，加速度越来越大，速度也越来越大B ．点电荷在从P 到O 的过程中，加速度越来越小，速度越来越大C ．点电荷运动到O 点时加速度为零，速度达最大值D ．点电荷越过O 点后，速度越来越小，加速度越来越大，直到粒子速度为零四、如何运用场强的三个表达式分析问题 1.定义式F E q=：适用一切电场，E 与试探电荷q 的电荷量及所受电场力F 无关，与试探电荷是否存在无关． ２．决定式2Q E k r=：只适应于真空中的点电荷，E 由场源电荷Q 及研究点到场源电荷的距离r 有关． ３．关系式：U E d =；只适应于匀强电场，d 是指场中两点沿电场线方向上的距离． 易错点【例5】如图示6－1－10，带电小球A 、B 的电荷分别为Q A 、Q B ，OA=OB ，都用长L 的丝线悬挂在O 点．静止时A 、B 相距为d ．为使平衡时AB 间距离减为d /2，可采用以下哪些方法A ．将小球B 的质量都增加到原来的2倍B ．将小球B 的质量增加到原来的8倍C ．将小球B 的电荷量都减小到原来的一半D ．将小球A 、B 的电荷量都减小到原来的一半，同时将小球B 的质量增加到原来的2倍练习一１．带负电的粒子在某电场中仅受电场力作用，能分别完成以下两种运动：①在电场线上运动，②在电场中做匀速圆周运动．该电场可能由（ ）A.一个带正电的点电荷形成B.一个带负电的点电荷形成C.两个分立的带等量负电的点电荷形成D.两块平行、带等量异号电荷的无限大平板形成2．在同一电场中的A 、B 、C 三点分别引入检验电荷时，测得的检验电荷的电荷量和它所受电场力的函数图象如图6－1－14，则此三点的场强大小E A 、E B 、E C 的关系是（ ）图6－1－5 图6－1－6 图6－1－８ 图6－1－10A．E A ＞E B ＞E C B ．E B ＞E A ＞E C C ．E C ＞E A ＞E B D．E A ＞E C ＞E B3.如图6－1－15，三个完全相同的金属小球a 、b 、c 位于等边三角形的三个顶点上．a 和c 带正电，b 带负电．a 所带电荷量的大小比b 的小．已知c 受到a 和b 的静电力的合力可用图中四条有向线段中的一条来表示，它应是（ ）A. 1FB. 2FC. 3FD. 4F４．A 、B 是某＂点电荷＂产生的电场中的一条电场线，若在某点释放一初速为零的电子，电子仅受电场力作用，并沿电场线从A 运动到B ，其速度随时间变化的规律如图6－1－16.则（ ）A ．电场力B A F F < B ．电场强度B A E E =C ．该点电荷可能带负电D ．该点电荷一定在B 点的右侧５．如图6－1－17， A 、B 为两个带异种电荷的质点，且AB 电量之比这１：３，在A 附近有一带电质点P ，只受电场力作用下从静止开始沿AB 连线向右运动，则它的加速度大小 ( )A ．不断增大B ．不断减小C ．先减小后增大D ．先增大后减小６．如图6－1－18在匀强电场中，有一质量为m ，电量为q 的小球从A 点由静止释放，运动轨迹为一直线，该直线与竖直方向的夹角为θ，那么匀强电场的场强大小具有 ( )A ．唯一值，q m g θtanB ．最大值，qm g θtan C ．最小值，q m g θsin D ．最大值，q m g ７．用两根等长的细线各悬一个小球，并挂于同一点，已知两球质量相等，当它们带上同种电荷时，相距L 而平衡，如图6－1－19．若使它们的带电量都减少一半，待它们重新平衡后，两球间距离（ ）A ．大于L /2B ．等于L /2C ．小于L /2D ．等于L8．使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片开.下列各图表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的是（ ）9．如图6－1－12，带箭头的线段表示某一电场中的电场线的分布情况．一带电粒子从A 运动到B ，在电场中运动的轨迹如图示．若不考虑其他力，则下列判断中正确的是（ ）A ．若粒子是从A 运动到B ，则粒子带正电；若粒子是从B 运动到A ，则粒子带负电B ．不论粒子是从A 运动到B ，还是从B 运动到A ，粒子必带负电C ．若粒子是从A 运动到B ，则其加速度变大D ．若粒子是从B 运动到A ，则其速度减小10．如图6－1－13，一电子在某一外力作用下沿等量异种电荷的中垂线由A →O →B 匀速飞过，电子重力不计，则电子所受电场力的大小和方向变化情况是（ ）A．先变大后变小，方向水平向左B ．先变大后变小，方向水平向右C．先变小后变大，方向水平向左D．先变小后变大，方向水平向右 A BC D 图6－1－15 图6－1－17 图6－1－18图6－1－19图6－1－16 图6－1－1211．两个正点电荷Q 1＝Q 和Q 2＝4Q 分别置于固定在光滑绝缘水平面上的A 、B 两点，A 、B 两点相距L ，且A 、B 两点正好位于水平放置的光滑绝缘半圆细管两个端点的出口处，如图6． ⑴现将另一正点电荷置于A 、B 连线上靠近A 处静止释放，求它在AB 连线上运动过程中达到最大速度时的位置离A 点的距离．⑵若把该点电荷放于绝缘管内靠近A 点处由静止释放，已知它在管内运动过程中速度为最大时的位置在P 处．试求出图中PA 和AB 连线的夹角θ．练习二1.如图所示，有一水平方向的匀强电场，场强大小为9000N ／C ，在电场内一水平面上作半径为10cm 的圆，圆上取A 、B 两点，AO 沿E 方向，BO ⊥OA ，另在圆心处放一电量为10－8C 的正点电荷，则A 处场强大小E A =______N ／C ，B 处的场强大小E B =______N ／C .2.如图所示，q 1、q 2、q 3分别表示在一条直线上的三个点电荷，已知q 1与q 2之间的距离为l 1，q 2与q 3之间的距离为l 2.，且每个电荷都处于平衡状态.(1)如q 2为正电荷，则q 1为______电荷，q 3为______电荷.(2)q 1、q 2、q 3三者电量大小之比是_________________.3.如图所示，质量为m 的带电小球用绝缘丝线悬挂于O 点，并处在水平向左的匀强电场E 中，小球静止时丝线与竖直方向夹角为θ，若剪断丝线，则小球的加速度的大小为( ).(A )O (B )g ，方向竖直向下(C )gtanθ，水平向右 (D )g /cosθ，沿绳向下4.如图所示，甲、乙两带电小球的质量均为m ，所带电量分别为＋q 和－q ，两球问用绝缘细线连接，甲球又用绝缘细线悬挂在天花板上，在两球所在空间有方向向左的匀强电场，电场强度为E，平衡时细线都被拉紧.(1)平衡时的可能位置是4图中的图(). (2)两根绝缘线张力大小为( ).(A )T 1=2mg ，()()222qE mg T +=(B )T 1＞2mg ，()()222qE mg T +> (C )T 1＜2mg ，()()222qE mg T +<(D )T 1=2mg ，()()222qE mg T +<5.如图所示，在场强为E 、方向竖直向下的匀强电场中，有两个质量均为m 的带电小球，电荷量分别为＋2q 和－q ，两小球用长为L 的绝缘细线相连，另用绝缘细线系住带正电的小球悬挂于O 点而处于平衡状态，重力加速度为g ，则细线对悬点O 的作用力等于_________.6.如图所示，两个大小相同的小球带有同种电荷，质量分别为m 1，和Q 2Q 1PAB Oθ图6m2，带电量分别为q1和q2.用细绝缘线悬挂后，因静电力而使两悬线张开，它们与竖直线所成的角度均为α，且两球同处一水平线上，则下述结论中正确的是( ).(A)q1一定等于q2(B)一定满足q1/m1=q2/m2(C)m1一定等于m2 (D)必须同时满足q1=q2,m1=m27.如图所示，A、B两个点电荷的电量分别为＋Q和＋q，放在光滑绝缘水平面上，A、B之间用绝缘的轻弹簧连接.当系统平衡时，弹簧的伸长量为x0.若弹簧发生的均是弹性形变，则().(A)保持Q不变，将q变为2q，平衡时弹簧的伸长量等于2x0(B)保持q不变，将Q变为2Q，平衡时弹簧的伸长量小于2x0(C)保持Q不变，将q变为－q，平衡时弹簧的缩短量等于x0(D)保持q不变，将Q变为－Q，平衡时弹簧的缩短量小于x08.如图所示，把质量为2g的带负电小球A用绝缘细绳悬起，若将带电量为Q=4.0×10－6C的带电小球B靠近A，当两个带电小球在同一高度相距30cm时，则绳与竖直方向成α=45°角，试问:(1)B球受到的库仑力多大?(2)A球带电量是多少?9.三个电量相同的正电荷Q，放在等边三角形的三个顶点上，问在三角形的中心应放置多大的电荷，才能使作用于每个电荷上的合力为零?10.如图所示，竖直绝缘墙壁上有个固定的质点A，在A的正上方的P点用丝线恳挂另一质点B，A、B两质点因为带电而相互排斥，致使悬线与竖直方向成θ角.由于漏电，使A、B两质点的带电量逐渐减少，在电荷漏完之前悬线对悬点P的拉力大小( ).(A)逐渐减小(B)逐渐增大(C)保持不变(D)先变大后变小11.一粒子质量为m，带电量为＋q，以初速度v与水平方向成45°角射向空间匀强电场区域，粒子恰作直线运动，求这匀强电场的最小场强的大小，并说明方向.12.如图所示，一长为L的丝线上端固定，下端拴一质量为m的带电小球，将它置于一水平向右的匀强电场E中，当细线偏角为θ时，小球处于平衡状态，试问:(1)小球的带电荷量q多大?(2)若细线的偏角从θ增加到φ，然后由静止释放小球，φ为多大时才能使细线到达竖直位置时小球速度恰好为零?。
电动力学中的库仑定律和电场强度
电动力学中的库仑定律和电场强度电动力学是物理学的一个分支，研究电荷与电荷之间相互作用的规律。
在电动力学中，库仑定律和电场强度是两个基础概念，它们对于理解电荷间相互作用及电场分布具有重要意义。
一、库仑定律库仑定律是描述电荷之间相互作用的规律。
它由物理学家库仑在18世纪末提出，并经过实验证实。
库仑定律的表达式如下：F = k * (|q1 * q2|) / r^2其中，F表示所受力的大小，k是一个常数，q1和q2分别表示两个电荷的大小，r是两个电荷之间的距离。
该定律说明了两个电荷间的相互作用力与两电荷之间的距离的平方成反比。
当两电荷之间的距离增加时，相互作用力减小；相反，当距离减小时，相互作用力增大。
库仑定律的实质是描述电荷之间的电场相互作用，与其说是一种力，不如说是一种作用力产生的电场的相互联系。
这种相互联系可以通过电场强度来进一步描述。
二、电场强度电场强度描述了电荷在空间中产生的电场的强弱。
电场是由电荷周围的空间中形成的，而电场强度则刻画了电场的强度大小和方向。
电场强度用E表示，其计算公式如下：E =F / q0其中，F表示电荷所受的力，q0表示单位正电荷，在国际单位制中，其数值为1.对于一个点电荷q在某一点的电场强度可以通过库仑定律求得。
电场强度的方向是从正电荷指向负电荷，或者说从高电势区指向低电势区。
电场强度越大表示在该点的电场力越强，电势变化越剧烈。
电场强度与电荷量的关系是正相关的，即电荷量增大，电场强度也增大。
三、库仑定律和电场强度的联系库仑定律和电场强度是紧密相关的，它们描述了电荷之间相互作用以及电场的性质。
库仑定律告诉我们两个电荷之间的相互作用力与距离的关系，而电场强度则告诉我们一个点处电场的强度和方向。
电场强度是建立在库仑定律的基础上的，通过库仑定律可以求得电荷对其他电荷所产生的作用力，然后再用作用力除以单位正电荷的电场强度，得到在该点处的电场强度。
库仑定律和电场强度的研究使我们能够理解电荷之间的相互作用以及电场的分布情况。
库仑定律 高中物理课件11-1
C.54kaQ2 ，沿 y 轴正向 D.54kaQ2 ，沿 y 轴负向
第1节 库仑定律 场强
三、电场强度与电场强度的计算
2.对称法 【原型题 6】如图所示，一半径为 R 的绝缘圆盘上均匀分布着电荷量为 Q 的电荷，在垂直于圆
盘且过圆心 c 的轴线上有 a、b、d 三个点，a 和 b、b 和 c、c 和 d 间的距离均为 R，在 a 点处有
q 3.矢量性：规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向为该点电场强度的方向．
第1节 库仑定律 场强
三、电场强度与电场强度的计算
4.场强公式的比较： E＝F q E＝kQr2 E＝Ud
笔记：电场强度
①适用于任何电场 ②场强与试探电荷是否存在无关 ①适用于点电荷产生的电场 ②Q 为场源电荷的电荷量 ①适用于匀强电场 ②U 为两点间的电势差，d 为沿电 场方向两点间的距离
笔记
(1)起电方式：摩擦起电、接触起电、感应起电． (2)带电实质：物体带电的实质是得失电子． (3)内容：电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物 体的一部分转移到另一部分，在转移过程中，电荷的总量保持不变． (4)电荷分配原则∶两个形状、大小相同且带电的球形导体，接触后再分开，若两导体带同 种电荷，则两导体上的电荷先叠加后平分；若两导体带异种电荷，则两导体上的电荷先中和， 余下的电荷再平分．
第1节 库仑定律 场强
一、电荷的产生 电荷守恒定律 2.电荷守恒定律
【原型题 3】半径相同的两金属小球 A、B 带有相同的电荷量，并相隔一定的距离，今让第三个 半径相同的不带电金属小球 C，先后与 A、B 接触后再移开.求：
(1)当 A、B 两球带同种电荷时，接触后两球的电荷量之比； (2)当 A、B 两球带异种电荷时，接触后两球的电荷量之比.
电场强度计算方法
电场强度计算方法电场强度是描述电场强弱的物理量，是衡量电场对电荷的作用力大小的指标。
计算电场强度是电场研究中的重要内容，有多种方法可以进行电场强度的计算。
本文将介绍几种常用的计算电场强度的方法，并以具体示例加以说明。
一、库仑定律库仑定律是计算点电荷电场强度的基本方法之一。
根据库仑定律，点电荷所产生的电场强度与距离的平方成反比。
具体计算公式为：E = k * Q / r^2其中，E表示电场强度，k表示电场常量（k = 8.99 × 10^9 N·m^2/C^2），Q表示点电荷的电量，r表示点电荷与观察位置的距离。
以一个具体的例子来说明：假设有一个电荷为5μC的点电荷，在距离该电荷0.5m处观察电场强度，根据库仑定律计算得到的电场强度为：E = (8.99 × 10^9 N·m^2/C^2) * (5 × 10^-6 C) / (0.5^2 m) = 359.6 N/C二、连续电荷分布的电场强度计算当电荷不是一个点电荷，而是分布在空间中时，可以通过积分的方式计算电场强度。
具体步骤是将电荷分布划分为微小的元电荷，计算元电荷对观察位置的电场强度，然后对所有元电荷的贡献进行积分求和。
例如，考虑一个带电直线的情况，线密度为λ，观察位置离直线距离为r，计算公式为：E = k * λ * ∫(dl/r^2)其中，dl表示线段的微小长度。
假设直线长度为L，通过积分可得到：E = k * λ * ln(L/r)以一个具体的例子来说明：假设有一个长度为1m，线密度为2μC/m的带电直线，观察位置离直线的距离为0.1m，根据以上公式计算得到的电场强度为：E = (8.99 × 10^9 N·m^2/C^2) * (2 × 10^-6 C/m) * ln(1/0.1) = 5598.4 N/C三、电荷分布的连续体积情况对于三维空间中的电荷分布，可以通过计算电荷体积密度ρ的积分来求得电场强度。
电场强度的四个公式
电场强度的四个公式电场强度是描述电场状态的一个物理量，它表示单位正电荷所受到的电场力的大小和方向。
根据电场强度的定义和计算公式，我们可以得到四个与电场强度相关的重要公式。
一、库仑定律库仑定律是描述带电粒子之间相互作用的基本定律，它给出了点电荷之间的电场强度计算公式。
根据库仑定律，两个电荷之间的电场强度与它们之间的距离的平方成反比。
具体公式如下：E = k * |Q| / r^2其中，E表示电场强度，k为库仑常数，Q为电荷量，r为电荷之间的距离。
从公式中可以看出，电场强度与电荷量成正比，与距离的平方成反比。
二、电偶极子电场强度公式电偶极子是由两个等大异号电荷组成的系统，它在电场中产生的电场强度可以通过公式计算。
假设电偶极子的电荷量为q，两个电荷之间的距离为d，那么电场强度的大小可以用以下公式表示：E = k * (2*q*d) / r^3其中，E表示电场强度，k为库仑常数，q为电荷量，d为电荷之间的距离，r为观察点到电偶极子的距离。
三、均匀带电球壳电场强度公式当一个带电球壳的半径大于观察点到球心的距离时，球壳上的电场强度可以近似看作点电荷产生的电场强度。
对于一个均匀带电球壳，它在球外某一点的电场强度大小可以用以下公式计算：E = k * (Q / r^2)其中，E表示电场强度，k为库仑常数，Q为球壳上的总电荷量，r 为观察点到球心的距离。
四、无限长直线带电体电场强度公式无限长直线带电体是指电荷在一条直线上均匀分布的情况，它在直线上某一点的电场强度可以通过以下公式计算：E = k * (λ / r)其中，E表示电场强度，k为库仑常数，λ为单位长度上的电荷量，r为观察点到直线的距离。
电场强度的四个公式分别用于计算点电荷、电偶极子、均匀带电球壳和无限长直线带电体产生的电场强度。
这些公式是电场强度计算的基础，通过它们我们可以准确地描述和计算不同电场分布下的电场强度。
电场强度的研究对于理解和应用电场现象具有重要意义，它在电动力学、电磁学等学科中有着广泛的应用。
电场的公式总结
电场的公式总结电场是电荷周围的力场。
电场可以通过电场的公式进行计算和描述。
下面是电场的公式总结，以便更好地理解和应用电场的概念。
1. 库仑定律公式电荷之间的相互作用力可以通过库仑定律来描述。
库仑定律公式如下：F = k * (|q1 * q2| / r^2)其中，F为电荷之间的相互作用力，k为库仑常数，q1和q2分别为两个电荷的大小，r为两个电荷之间的距离。
2. 电场强度公式电场强度表示单位正电荷所受到的力。
电场强度的公式如下：E = F / q其中，E为电场强度，F为电荷所受到的力，q为单位正电荷的大小。
3. 电势能公式电势能是电荷在电场中的位置相关能量。
电势能的公式如下：U = k * (q1 * q2 / r)其中，U为电势能，k为库仑常数，q1和q2分别为两个电荷的大小，r为两个电荷之间的距离。
4. 电位公式电位是电场中某一点位置的电势能与单位正电荷的比值。
电位的公式如下：V = U / q其中，V为电位，U为电势能，q为单位正电荷的大小。
5. Gauss定律公式Gauss定律描述了电场的空间分布与电荷分布之间的关系。
Gauss定律公式如下：∮E • dA = Q / ε0其中，∮E • dA表示电场强度在封闭曲面上的通量，Q表示该封闭曲面内的总电荷量，ε0为真空中的介电常数。
6. 静电能公式静电能是电场中带电体所具有的能量。
静电能的公式如下：Ee = (1/2) * (Q1 * V2 + Q2 * V2 + ...)其中，Ee为静电能，Q1、Q2等为带电体的电荷量，V1、V2等为带电体所处位置的电势。
7. 极板电容公式极板电容是指由两个平行金属极板和介质构成的电容器。
极板电容的公式如下：C = ε * (A / d)其中，C为极板电容，ε为介质的介电常数，A为极板的面积，d为极板之间的距离。
总结：电场的公式总结如上所述，包括库仑定律公式、电场强度公式、电势能公式、电位公式、Gauss定律公式、静电能公式和极板电容公式。
电荷的力量库仑定律与电场强度
电荷的力量库仑定律与电场强度电荷的力量：库仑定律与电场强度引言：电荷是物质基本属性之一，它的存在和相互作用在自然界中起着重要作用。
理解电荷之间的力量关系对于电学研究和应用具有重要意义。
本文将介绍库仑定律和电场强度这两个与电荷相关的概念，并详细讨论它们的定义、计算公式以及应用。
一、库仑定律：库仑定律是描述电荷之间相互作用的基本规律。
根据库仑定律，两个电荷之间的作用力与它们的电荷量有关，且随着它们之间的距离增大而减小。
库仑定律的数学表达式如下：F = k * (|q1 * q2|) / r²其中，F表示两个电荷之间的作用力，q1和q2分别表示两个电荷的电荷量，r表示它们之间的距离，k是一个常数，被称为库仑常数。
根据库仑定律的公式，当两个电荷的电荷量增大时，它们之间的作用力也增大。
而当它们之间的距离增大时，作用力则减小。
这个定律为我们理解电荷间力的大小和性质提供了基本依据。
二、电场强度：电场强度是描述某个点处电场的强弱程度的物理量。
在电场中，电荷对周围空间产生电场，电场强度描述了单位正电荷在电场中所受到的力的大小和方向。
电场强度可以通过以下公式计算：E =F / q其中，E表示电场强度，F表示电场中作用在电荷上的力，q表示电荷量。
电场强度具有方向性，它的方向与电场中力的方向相同。
当电场中只存在一个点电荷时，电场强度的方向就是由该点电荷指向测试点的方向。
电场强度的计算公式可以帮助我们判断在特定电场中，电荷在某一点受到的力的大小和方向。
这个概念对于理解电场现象和电荷运动具有重要意义。
三、库仑定律与电场强度的关系：库仑定律和电场强度密切相关，可以通过电场强度来计算电荷之间的作用力。
当考虑在某一点P处的电场强度与库仑定律时，可以使用以下公式计算电场强度：E =F / q = k * (|Q| / r²)其中，E表示点P处的电场强度，F表示点P处的电场中作用在单位正电荷上的力，Q表示电荷源的电荷量，r表示电荷源与点P之间的距离，k是库仑常数。
电场强度与库仑定律分析
电场强度与库仑定律分析在物理学中，电场强度是电势场的物理量，用来描述电荷之间产生的相互作用。
而库仑定律则是描述电荷之间电力相互作用的定律。
在本文中，我们将分析电场强度与库仑定律的关系，并探讨它们在物理学中的应用。
首先，我们来了解一下电场强度的概念。
电场强度是指单位正电荷在电场中所受到的力的大小和方向。
它是用矢量表示的，方向指向正电荷所受力的方向。
电场强度的大小与电荷的量成正比，与距离的平方成反比。
根据库仑定律，电场强度的计算公式为E = k * Q / r^2，其中E表示电场强度，k是比例常数，Q是电荷量，r是距离。
库仑定律则是描述电荷之间电力相互作用的定律。
该定律表明，电荷之间的相互作用力与其电荷量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。
库仑定律的数学表达式为F = k * (Q1 * Q2) / r^2，其中F表示电力的大小，k是比例常数，Q1和Q2是两个电荷的量，r是它们之间的距离。
从库仑定律的表达式中可以看出，电场强度与库仑定律有着密切的关系。
实际上，电场强度就是电力除以单位正电荷所得的比值。
根据库仑定律的推导，我们可以得出电场强度与库仑定律之间的关系为E = F / Q。
这个关系告诉我们，要计算电场强度，只需要将电力除以电荷量即可。
电场强度与库仑定律在物理学中有着广泛的应用。
它们帮助我们理解了电荷之间的相互作用，从而解释了许多电学现象。
例如，在静电学中，电场强度与库仑定律的应用可以解释电荷在电场中受力的现象。
根据库仑定律，我们可以计算出电荷之间的相互作用力，再根据电场强度的定义，我们可以得到单位正电荷所受到的力，从而推导出整个电场中的力分布情况。
另外，电场强度与库仑定律还可以用来计算电场中的电势差。
根据电场强度的定义，电势差可以用电场强度的积分来计算。
通过库仑定律，我们可以得到电荷之间的力与距离的关系，从而进一步得到电势差的计算公式。
电势差是电场中的另一个重要物理量，它描述了电场中任意两点之间所具有的电势能差。
电场强度的几种计算方法
电场强度的几种计算方法电场强度是描述电场力量和方向的物理量，可以通过多种方法计算。
以下是几种常见的电场强度计算方法：1.应用库仑定律库仑定律描述了带电粒子之间的电力相互作用。
根据库仑定律，两个点电荷之间的电场强度E与它们之间的距离r和电荷大小q1和q2有关。
计算公式为：E=k*(q1*q2)/r^2其中，k是库仑常数，其值为8.99×10^9N·m^2/C^22.线电荷产生的电场强度对于线电荷，其电场强度的计算稍有不同。
线电荷在垂直方向上的电场强度E可以通过以下公式计算：E=k*λ/r其中，λ是线电荷密度（即单位长度上的电荷量），r是距离线电荷的垂直距离。
3.板电荷产生的电场强度对于平面均匀带电板，其电场强度E的计算又有所不同。
平行于平板表面的电场强度E可以通过以下公式计算：E=σ/(2ε0)其中，σ是板电荷密度（即单位面积上的电荷量），ε0是真空介电常数，其值为8.85×10^-12C^2/(N·m^2)。
4.电偶极子产生的电场强度电偶极子是由两个等大异号电荷组成的系统。
通过计算电偶极子产生的电场强度可以得到其在空间中的分布。
电偶极子在距其一侧的点的电场强度E可以通过以下公式计算：E=k*p/r^3其中，p是电偶极子矩，定义为p=q*d，其中q为电荷大小，d为电荷间的距离。
5.在多个电荷的叠加下计算如果存在多个电荷，则应该将各个电荷的电场强度进行矢量叠加。
对于三个点电荷来说，结果为：E=E1+E2+E3其中，E1、E2、E3分别是三个点电荷产生的电场强度。
需要注意的是，在实际中，电场强度计算可能因具体问题而异。
除了上述方法外，还可以使用电场势能、电势梯度等方法计算电场强度。
此外，计算电场强度时还应考虑距离的单位与矢量方向的数学解析。
电荷与电场库仑定律与电场强度的计算
电荷与电场库仑定律与电场强度的计算电荷与电场：库仑定律与电场强度的计算电荷与电场是电学领域中非常重要的概念。
电荷是物质所带的一种属性，它是固体、液体及气体中微观粒子的基本性质之一，是构成物质的最小单位之一。
电场是由电荷所产生的力场，它可以使其他电荷受力，并且具有一定的方向和大小。
在研究电荷与电场之间的相互作用时，我们可以运用库仑定律和电场强度的计算来描述它们之间的关系。
一、库仑定律库仑定律是描述电荷之间相互作用的定律。
根据库仑定律，两个点电荷之间的相互作用力与它们之间的距离的平方成反比，与它们的电荷量的乘积成正比。
假设两个点电荷之间的距离为r，电荷量分别为q1和q2，它们之间的库仑力F满足以下公式：F = k * (q1 * q2) / r^2公式中，k是一个常量，叫做库仑常量，它的数值约为9 ×10^9 N·m^2/C^2。
可以看出，当两个电荷量相同时，它们之间的相互作用力与它们的距离的平方成反比，当距离增加时，相互作用力减小。
二、电场强度的计算电场强度是电场中的一种物理量，它描述了电荷所产生的电场的强弱。
在某一点上，电场强度的大小与点电荷所受的电力和电荷的比例有关。
假设一个点电荷q在离它距离r的位置上，那么在这个位置上的电场强度E满足以下公式：E = k * (q / r^2)公式中的k是库仑常量。
电场强度的方向与电场力的方向相同，所以电场强度也是有大小和方向的矢量。
可以看出，当距离增加时，电场强度减小。
三、电荷与电场相互作用根据库仑定律和电场强度的计算，我们可以推导出电荷与电场之间的相互作用关系。
假设有一点电荷Q，它在某一位置上产生了一个电场，那么该位置上另一点电荷q所受到的电场力F满足以下公式：F = q * E公式中，E是电场强度，q是另一点电荷。
这个公式告诉我们，电荷在电场中受到的力与电荷量和电场强度的乘积成正比。
当电荷量增加时，所受的力也会增加；当电场强度增加时，所受的力也会增加。
电场强度的计算与分布
电场强度的计算与分布在物理学中，电场是电荷产生的一种物理现象。
电场强度是用来描述空间中电场的特征的量，它表示单位正电荷在某一点受到的力的大小。
本文将探讨电场强度的计算和分布。
一、电场强度的计算电场强度根据库仑定律进行计算。
根据库仑定律，两个点电荷之间的电场强度与它们的距离的平方成反比。
具体计算公式为：E = k * (Q / r^2)其中，E表示电场强度，Q是电荷的大小，r是点电荷与观察点的距离，k是库仑常数。
为了更好地理解电场强度的计算，我们以一个简单的例子来说明。
假设有一个带电粒子Q1，距观察点P的距离为r1。
我们想要计算观察点P的电场强度。
首先，我们需要计算Q1对P点的电场强度。
根据库仑定律，我们可以得到：E1 = k * (Q1 / r1^2)接着，在同一空间内还有其他带电粒子。
假设有另一个带电粒子Q2，距观察点P的距离为r2。
我们还需要计算Q2对P点造成的电场强度。
E2 = k * (Q2 / r2^2)最终，我们将两个电场强度矢量相加，即可得到观察点P的总电场强度E：E = E1 + E2通过这个简单的例子，我们可以看到电场强度的计算实际上是将各个电荷对观察点的电场强度矢量叠加而得到的.二、电场强度的分布在空间中，电场强度并不是均匀分布的，它受到周围电荷位置和电荷大小的影响。
以下是几种常见的电场强度分布情况：1. 点电荷附近的电场强度分布：当空间中只有一个点电荷时，电场强度的分布是球对称的，与距离的平方成反比。
即电场强度在距离点电荷越远的地方越弱，在距离点电荷越近的地方越强。
2. 同号电荷的电场强度分布：当空间中有两个同号大小相等的点电荷时，它们之间的电场强度分布形成一个相互作用的电场强度图案。
两电荷产生的电场强度在两电荷之间的某一条轴线上取消，这个轴线被称为等效电偶极轴。
3. 异号电荷的电场强度分布：当空间中有两个异号大小相等的点电荷时，它们之间的电场强度分布形成一个相互吸引的电场强度图案。
电场强度的计算方法
电场强度的计算方法电场强度（Electric Field Strength）是物理学中的一个重要概念，用于描述空间中电场的强弱。
电场强度的计算方法可以通过库仑定律或者高斯定律来求解。
本文将以电场强度的计算方法为主题，从不同角度进行探讨。
1. 库仑定律计算电场强度库仑定律是计算电场强度的基本公式，它描述了两个点电荷之间的相互作用。
根据库仑定律，两个点电荷之间的电场强度正比于它们之间的距离，反比于两个点电荷之间的电荷量。
数学表达式为：F = k * (q1 * q2) / r^2其中，F代表两个点电荷之间的电场强度，k为库仑常数，q1和q2为两个点电荷的电荷量，r为两个点电荷之间的距离。
2. 高斯定律计算电场强度高斯定律是另一种计算电场强度的方法，它适用于对称的电场分布情况。
高斯定律认为，通过平面闭合曲面内的电通量与该闭合曲面所包围的电荷量成正比。
数学表达式为：∮E * dA = q / ε0其中，∮E * dA代表电场强度对平面闭合曲面的通量，q为曲面所包围的电荷量，ε0为真空中的介电常数。
3. 连续电荷分布的电场强度计算除了计算点电荷间的电场强度，对于连续电荷分布的区域，也可以利用电场叠加原理来计算电场强度。
具体方法可以通过将区域划分成无数个小区间，然后对每个小区间内的电场强度进行积分求和。
这种方法在处理连续电荷分布的情况下更加常用。
4. 数值模拟计算电场强度随着计算机技术的发展，数值模拟成为计算电场强度的一种重要方法。
通过建立相应的数值模型，可以利用有限元法、有限差分法等数值方法，对复杂的电场分布进行模拟计算。
这种方法灵活性较高，适用于各种场景。
在实际应用中，常常需要计算不同形状的电场对物体的作用力或者电势差等参数。
电场强度的准确计算对于解决复杂问题和设计相关设备都有重要意义。
因此，了解和掌握不同计算电场强度的方法是必要的。
总之，电场强度的计算方法有库仑定律、高斯定律、连续电荷分布的求和积分和数值模拟等多种途径。
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Q 40 r
2
ˆ r 或： E p
Q 4 0 r
r 3
15
在p点引入试验电荷q0，其受力 F F1 F2 Fn n F F1 F2 Fn E E1 E2 En Ei q0 q0 q0 q0 i 1
第五篇
电磁学
电磁学—研究电磁现象及其规律的科学。 ◎电磁现象是人们很早就发现的现象 公元前600年前，希腊哲学家发现琥珀摩擦可以吸引 轻小物体。我国古代也有“磁石引针”的记载。 1820年奥斯特发现电流的磁效应，使人们开始思考电 现象与磁现象后面的本质性联系。 ●电磁学发展的两个最重要里程碑 ◑ Faraday电磁感 应定律的发现。
L
Ex dEx dE cos
1
a
o
r
x
Ey dEy dE sin
L
2
dx
x
22
统一变量：x a
tan( 90 ) a cot a 2 a csc dx a csc d r cos( 90 ) 2 dx a csc d d dE 2 2 2 4 0 r 4 0 a csc 4 0 a cos d y Ex dEx dE y dE 4 0 a sin d dEx p 90 E y dE y 4 0 a r a 2 1
dq
r
dF
dq
q2
3
q3
10
介质中的库仑定律
1 q1q2 ˆ F r 2 4 r
0 r
：介质电容率（介质介电常数） 0：真空电容率（真空介电常数） r：电介质相对电容率（相对介电常数）
真空中： r =1 介质中： r >1
11
例：求氢气中电子和质子之间的静电力与万有引力 之比。已知： me 9.1 1031 kg, m p 1.67 1027 kg
5
二、电荷守恒定律及电荷不变性
电荷守恒定律 对于一个没有净余电荷出入其边界的带电系统，其 电荷的代数和保持不变。 ●电荷守恒定律是自然界的一个普遍规律。例如， 铀核的放射性衰变满足电荷守恒：
238 92
U Tn H e
234 90 4 2
电荷的不变性 电荷的电量不会因参照系的变换而改变。
6
三、库仑定律
点电荷—若带电体本身的线度远小于它与观察点之 间的距离(d<<r )时，可忽略其大小，将其看成电量 集中于一点的点电荷。
Q d
r
场点
注意：1.点电荷是一种理想模型； 2.点电荷的概念具有相对性； dQ 3.一个分布在有限大小体 积的带电体可看成无穷多 Q 个点电荷dQ的集合。
r
13
二、电场强度
出发点：电荷受电场力作用的规律。 试验电荷: ◐ q0的电量足够小； ◐q0 的尺寸足够小，视为点电荷。
实 验 结 果
q0 2q0 3q0 nq0
F0 2 F0 3F0 nF0
电场
Q
q0
E
F
定义：电场中某点电场强度矢量的大小等 于单位点电荷在该点所受电场力的大小, 方向与正电荷在该点受力的方向一致。
结论： 库仑力>>万有引力
12
§17-2 一、电场
Q1
E1 F21
电场、电场强度 F12 电场 E2
Q2
电场是一种物质，具有能量、质量和动量。场与实 物的区别： ●场具有可入性；●场具有叠加性。 静电场—静止（相对于观察者）的电荷在其周围所 产生的电场。
电场的外 1.电场对其中的电荷要产生作用力； 观表现： 2.电场力可移动电荷做功。
矢量形式:
M Pe E
F
pe q
q l
F
E
21
例2：求长为L、带电量Q的均匀带电直线外某点P的 电场。设P点到带电直线的垂直距离为a，与带电线两 端之间的夹角分别为1和2。 解： 分割带电体
Q/L
y dE y dE dEx p
dx dq dx dE 2 4 0 r dEx dE cos dE y dE sin
I
◑ Maxwell方程的建立
1
第十七章
真空中的静电场
2
§17-1
库仑定律
一、电荷及其性质
带电—物体具有吸引轻小物体的性质，称为“物体带 电”或“物体处于带电状态”。 物体带电原因—物质具有电结构，物体失去或得到多 余电子时，物体便带电。 基本电现象 ●同性相斥，异性相吸。 ●电荷可以中和。 电荷的单位和量子化 至今实验室测出的电量: Q n | e | ，n为整数。
8
方向：根据同性相斥，异性相吸原则确定。
库仑定律的矢量式
注意：
q1q2 ˆ F k 2 r r
q1、q2为代数量
ˆ r 为从施力电荷指向受力电荷的单位矢： q1q2 q1q2 ˆ F21 k 2 r21 ˆ F12 k 2 r12 r r
k=9109牛顿· 2· 米 /库仑2= 9109米/法
D U U U D D
2 2 1 Q | e | | e | | e || e | 3 3 3 2 1 1 Q | e | | e | | e | 0 3 3 3
4
中子
夸克禁闭
夸克禁闭(quark confinement)是一种物理现象，描 述夸克不会单独存在。 由于强相互作用力，带色荷的夸克被限制与其他 夸克在一起(两个或三个组成一个粒子)，使得总色 荷为零(红、绿、蓝三色混合为色中性)。 夸克之间的结合非常牢固，而且总是相互结合的 组态形式存在。例如质子、中子里夸克的束缚态。 ●夸克禁闭现象给从实验中证实夸克的存在带来了 困难。 ●原因：单个夸克是极不稳定的，以极快的速度转 化成光子或轻子，所以我们无法分离出单独的夸克.
o
x
dx
x
23
cos d (sin 2 sin 1 ) Ex 4 0 a 40 a 2 sin d (cos 1 cos 2 ) Ey 1 40 a 4 0 a
2
1
●当带电直线无限长，即
y dE y dE dEx p
3.连续带电体的场强
dq ˆ dE r 4 0 r 2 1 E dE 4 0
Q
dq ˆ r
◎确定dq时依据电荷的具体分布。 ：线电荷密度 电荷为线分布: dq dl
：面电荷密度 dq ds 电荷为体分布: dq dV ：体电荷密度 dq / dl dq / dS dq / dV
l/2
o
l/2
E p E
r
x Ep
18
1 q 大小相等 2 2 2. P 点: E E 4 0 r l / 4 l/2 ˆ E sin ˆ cos 2 2 E E cos i j r l /4 ˆ E E cos i E sin ˆ j E y EP ' E E p E p ˆ 2 E cos i r2 l 2 / 4 1 ql E r ˆ 2 2 3/ 2 i p 4 0 (r l / 4) x l/2 o l/2
1| e | 1/ 6.25 10 1.6 10
18
19
C
3
强子理论中的夸克模型，其中四味的带电量
夸克类型 带电量
U quark(上)
D quark(下) S quark(奇) C quark(粲) 质子
2/3| e | 1/ 3 | e | 1/ 3 | e | 2/3| e |
L : 1 0, 2 Ex 0
1
a
o
r
x
E Ey 2 0 a
2
dx
x
24
无限长带电直线周围的电场
E
ˆ r 2 0 r
E
ˆ r
25
1
E p
p
r >> l ： EP
ql ˆ 3i r
q
l
r
o
l
p Ep
EP
r
2 0 r
pe
3
pe EP 3 4 0 r
20
pe ql
电偶极矩在均匀电场中所受力矩:
M Fl sin qEl sin | Pe E |
场点
7
真空中的库仑定律
●两个点电荷之间的相互作用力的大小与它们的电 量的乘积成正比，与它们之间的距离的平成反比。 作用力的方向在两点电荷的连线上，且“同性相斥, 异性相吸”。
q1
F21
大小：
q2
r
F12
q1
F21
F12 q2
r
| q1 q2 | F12 F21 k 2 r
e 1.60 10 C, q p 1.60 10
解:
19
19
C
kqe q p / r kqe q p Fe 2 FG Gme m p / r Gme m p
9 19 2
2
p
e
r
9 10 (1.60 10 ) 11 31 27 6.67 10 9.110 1.67 10 39 2.27 10
电荷为面分布:
17
例1：一对带等量异号电荷q的电偶极子，相距为l， 求两者连线上一点P 和中垂线上一点P 的场强。
解：1. P点：E
q l 2 4 0 (r ) 2