静电场PPT课件

和试验电荷无关
位置的函数
E(r)
. 14
7-1 静电场的描述
2、 电场强度的计算 （1）点电荷的电场强度
r E
P
F
1
4πε0
qq0 r2
er
E qF 04π 1ε0rq2e r 正
点
电
q
荷
rr
负
点
电
荷
+
. 15
7-1 静电场的描述
（2）点电荷系的电场强度
E E 1E 2E 3E n4π 1 0i n1rq i2 ie ri
第七章 静电场
目录
7-1 静电场的描述 7-2 静电场的高斯定理 7-3 静电场的环路定理 7-4 电势 7-5 电场与物质的相互作用 7-6 静电场的能量 7-7 静电场的应用
. 2
7-1 静电场的描述
对电的最早认识
电荷的基本性质
2009年7月1日，美 国马萨诸塞州麦德威 市190岁的教堂尖塔
. 4
7-1 静电场的描述
电场在食品工程中的应用：
新鲜的什锦牛奶
变质后的牛奶
电场使细胞膜正负电荷分离，而破坏细菌的细胞， 从而达到杀菌的作用 .
5
7-1 静电场的描述
电场在医学上的应用：
一种电场靶向治疗脑部 癌症患者迅速增生的癌 细胞的新方法。
通过肿瘤治疗电场装置产生 电场,干扰癌症细胞分裂从而 达到破坏肿瘤生长的目的。
er E 4 π q0r r 3 4 π q 0 r3(l2 0i y j)
q x
. 19
7-1 静电场的描述
E
E
E
y 则：E E E 4 π q 0 0 r3 li 4 π q l0 0 r3
讨论： 当： y l0 时
P
r
r
E v4πql0 0y34πP0y3
x
x
dE
. 21
7-1 静电场的描述
由场对称性, Ey=0
y
E Ex
l
E
cos
dEx
ຫໍສະໝຸດ Baidu
l dEcos
l
x r
dq o
dy dE
yr
x
y'
dE' dE x 'x dE x
r(x2y2)1/2
dq '
dE y dE
l
E2
l 0
1
40
dqx r2 r
l xdy
2
04. 0(x2y2)3/2
22
半无限长带电直导线垂直断面上一点的电场
E (i j)
40x
3. x>>l ，无穷远点场强
x2l2 x2
E
l 2 0x2
2l 4 0 x 2
q
4 0 x 2
相当于点电荷的电场。 .
y
x px
24
7-1 静电场的描述
（4）求场强分量Ex、Ey
Ex dEx ,
Ey dEy
（5）求总场
E Ex2 Ey2
. 17
7-1 静电场的描述
例题1 电偶极子的电场强度
偶极电子量。相若等设的lv 0 两为个从异q号指点向电荷q 组的成矢的量点，电定荷义系Pr称为q电lv0 为电偶极子的电偶极矩(电矩)。试求在电偶极子轴线的
F2
F1
F F 1F 2F 3 . F n4π 1 0i n1q rii2 qe ri 10
7-1 静电场的描述
羊之间的战争：
开篇问题
电荷与电荷之间的作用力怎么实现？ . 11
2、电场
7-1 静电场的描述
电荷
电场
电荷
电场是在带电体周围的一种特殊物质，其基本 特性是对处于电场中的其它电荷或带电体将要施加 电场力的作用。
该电场治疗只靶向针对增殖活跃的细胞，因此对增殖不活跃 的正常细胞可免受伤害
. 6
7-1 静电场的描述
一、电荷与电场
1.库仑定律
库仑于 1785~1789年用扭称 测量静电力和磁力，导出著名 的库仑定律。
库仑定律使电磁学的研究从定 性进入定量阶段，是电磁学上 一个重要的里程碑。
法国物理学家库仑
.
7
（C.A.Coulomb1736 --1806 ）
中垂线上电场强度的分布。
解：建立如图坐标系
E
1
4π0
q r2
er
y
E
E
P
E
E 4π10
q r2
er
er
q
.
O l0
er
q
x
18
7-1 静电场的描述
y
E
E
P
E
er
q
O
l0
由图知：
r r r
(l0)2 y2 2
E 4 π q0r r 3 4 π q 0 r3( l2 0i y j)
静电场: 静止电荷周围存在的电场。
. 12
7-1 静电场的描述
二、电场强度
1、电场强度的引入
E
F
q0
C FC
v
A
r q0
FA
r Q
q0
rB v q0 F B
Q ：场源电荷 q 0 ：试验电荷
. 13
7-1 静电场的描述
电场强度的性质
大小: 单位试验电荷所受的电场力
方向: 正电荷受力方向
单位: NC1,Vm1
er
er
q
O
l0
q x
电偶极子轴线中垂线上，电场强度与电偶极矩成
正比，大小与场点到O点距离. 三次方成反比。 20
7-1 静电场的描述
例题2 均匀带电直线，长为 2l ，带电量 q ,求中垂线
上一点的电场强度。
y
解: 线电荷密度
q 2l
dqdy
1 dq
dE
40
r2
er
dq o
dyyr
dE y
dE
（3）任意带电体的电场强度
dE
1
4π0
drq2 er
E dEdE
Q
dE
P
dq
. 16
7-1 静电场的描述
3、 解题思路及应用举例
（1）建立坐标系；
（2）确定电荷密度: 体 、面 和 线； 求电荷元电量：体dq= dV, 面dq= dS, 线dq= dl；
（3）确定电荷元的场
dE
1
40
dq r2 er
被闪电击中起火
电场的应用
闪电
通过富兰克林对闪电的观察研究，
得出电荷的基本性质
.
避雷针
避雷针在不同领域的应用， 比如航天、民用等。 3
7-1 静电场的描述
电场在航天上的应用：
离子推进器，又称离子 发动机。
原理:先将气体电离，然 后用电场力将带电的离 子加速后喷出，以其反 作用力推动火箭。
这是目前已实用化的火箭技术中，最为经济的一种。
7-1 静电场的描述
l
E2
1
dqx
0 40 r2 r
20l 40(x2xyd2)y3/2
0l(x2dy2y)3/2x2(x2 yy2)1/2
积分得
l
E
20
xx2
l2
1/2
讨论 1. l >>x ，无限长均匀带电直线
x2 l2 l2,
E 2 0 x
.
y
x px
23
7-1 静电场的描述
2.推论：
7-1 静电场的描述
点电荷
q1
Fd
r q2
er
（d r）
F
库仑定律
F k
q1q2 r2
er
. 8
7-1 静电场的描述
SI制
k 1
4π 0
08.85 412 0 1F 2/m
F
1
4π0
q1q2 r2
er
. 9
7-1 静电场的描述
库仑力的叠加
q1
r1
q
r2
q2
r n Fn
qn
由力的叠加原理得 q 所受合力: