大学物理电场强度PPT课件
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大学物理课件第五章静电场65页PPT
结论： 电场中各处的力 学性质不同。
2、在电场的同一点上放 不同的试验电荷
结论： F 恒矢量
q0
F3
q3
F1
q1
Q
q2
F2
电场强度定义：
E
F
qo
单位：N·C-1
1. 电场强度的大小为F/q0 。
2. 电场强度的方向为正电荷在该处所受电场 力的方向。
FqE
➢ 电场强度的计算
1．点电荷电场中的电场强度
n
Fi
E i1 q0
n Fi q i 1 0
n
Ei i1
q1 r0 1
F02r02q2 F
q0
F01
若干个静止的点电荷q1、q2、……qn，同时存在时的
场强为
n
E Ei
i 1
i
qi
4 π ori2
eˆri
3．连续分布电荷电场中的电场强度
将带电体分成许多无限小电荷元 dq ,先求出它在任意
目录
第五章 第六章 第七章 第八章
静电场 静电场中的导体和电介质 恒定磁场 变化的电磁场
第五章 静电场
5-1 电荷 库仑定律 5-2 电场 电场强度 5-3 高斯定理及应用 5-4 静电场中的环路定理 电势 5-5 等势面 电势梯度
5-1 电荷 库仑定律
➢ 电荷 带电现象：物体经摩擦 后对轻微物体有吸引作 用的现象。 两种电荷： • 硬橡胶棒与毛皮摩擦后 所带的电荷为负电荷。
Qi c
电荷守恒定律适用于一切宏观和微观过程( 例如 核反应和基本粒子过程 )，是物理学中普遍的基本定
律之一。
➢ 库仑定律
库仑定律描述真空中两个静止的 点电荷之间的相互 作用力。
2、在电场的同一点上放 不同的试验电荷
结论： F 恒矢量
q0
F3
q3
F1
q1
Q
q2
F2
电场强度定义：
E
F
qo
单位：N·C-1
1. 电场强度的大小为F/q0 。
2. 电场强度的方向为正电荷在该处所受电场 力的方向。
FqE
➢ 电场强度的计算
1．点电荷电场中的电场强度
n
Fi
E i1 q0
n Fi q i 1 0
n
Ei i1
q1 r0 1
F02r02q2 F
q0
F01
若干个静止的点电荷q1、q2、……qn，同时存在时的
场强为
n
E Ei
i 1
i
qi
4 π ori2
eˆri
3．连续分布电荷电场中的电场强度
将带电体分成许多无限小电荷元 dq ,先求出它在任意
目录
第五章 第六章 第七章 第八章
静电场 静电场中的导体和电介质 恒定磁场 变化的电磁场
第五章 静电场
5-1 电荷 库仑定律 5-2 电场 电场强度 5-3 高斯定理及应用 5-4 静电场中的环路定理 电势 5-5 等势面 电势梯度
5-1 电荷 库仑定律
➢ 电荷 带电现象：物体经摩擦 后对轻微物体有吸引作 用的现象。 两种电荷： • 硬橡胶棒与毛皮摩擦后 所带的电荷为负电荷。
Qi c
电荷守恒定律适用于一切宏观和微观过程( 例如 核反应和基本粒子过程 )，是物理学中普遍的基本定
律之一。
➢ 库仑定律
库仑定律描述真空中两个静止的 点电荷之间的相互 作用力。
大学物理 8-3 电场强度
8 – 3 电场强度
一 静电场
第八章静电场
实验证实了两静止电荷间存在相互作用的静电力， 实验证实了两静止电荷间存在相互作用的静电力， 但其相互作用是怎样实现的？ 但其相互作用是怎样实现的？ 电 场 电荷 场是一种特殊形态的物质 场 实物 电荷
物 质
8 – 3 电场强度
二 电场强度
第八章静电场
F E = q0
电荷面 电荷面密度
第八章静电场
dq σ= ds
1 σ er E=∫ ds 2 4π ε0 r S
+++ + q +++ +++ ++
+ ds +++ +
r
P
dE
dq 电荷线 电荷线密度 λ = dl 1 λ er E=∫ dl 2 4π ε0 r l
q
dl
r
P
dE
8 – 3 电场强度
五 电偶极子的电场强度 电偶极子的轴 0 电偶极矩（电矩） 电偶极矩（电矩） p =
y
λ (cos θ1 − cos θ 2 ) = 4πε 0 a θ λ E y = ∫ dE y = ∫ cos θ dθ θ 4πε a 0 λ = (sin θ 2 − sin θ1 ) 4πε 0 a
2 1
θ2
dq θ r y er
p x dE
o
讨论: 点极靠近带电直线, 讨论: 若a << L 即p点极靠近带电直线, 该带电直线视为“无限长” 该带电直线视为“无限长”
第八章静电场
,带电 线外一点p 例 一均匀带电直线长 L ,带电 q ，线外一点p到直线垂 直距离为a 点与直线两端连线与直线夹角分别为θ 直距离为a，p点与直线两端连线与直线夹角分别为 1和 θ2，求p点的电场强度。 点的电场强度。
一 静电场
第八章静电场
实验证实了两静止电荷间存在相互作用的静电力， 实验证实了两静止电荷间存在相互作用的静电力， 但其相互作用是怎样实现的？ 但其相互作用是怎样实现的？ 电 场 电荷 场是一种特殊形态的物质 场 实物 电荷
物 质
8 – 3 电场强度
二 电场强度
第八章静电场
F E = q0
电荷面 电荷面密度
第八章静电场
dq σ= ds
1 σ er E=∫ ds 2 4π ε0 r S
+++ + q +++ +++ ++
+ ds +++ +
r
P
dE
dq 电荷线 电荷线密度 λ = dl 1 λ er E=∫ dl 2 4π ε0 r l
q
dl
r
P
dE
8 – 3 电场强度
五 电偶极子的电场强度 电偶极子的轴 0 电偶极矩（电矩） 电偶极矩（电矩） p =
y
λ (cos θ1 − cos θ 2 ) = 4πε 0 a θ λ E y = ∫ dE y = ∫ cos θ dθ θ 4πε a 0 λ = (sin θ 2 − sin θ1 ) 4πε 0 a
2 1
θ2
dq θ r y er
p x dE
o
讨论: 点极靠近带电直线, 讨论: 若a << L 即p点极靠近带电直线, 该带电直线视为“无限长” 该带电直线视为“无限长”
第八章静电场
,带电 线外一点p 例 一均匀带电直线长 L ,带电 q ，线外一点p到直线垂 直距离为a 点与直线两端连线与直线夹角分别为θ 直距离为a，p点与直线两端连线与直线夹角分别为 1和 θ2，求p点的电场强度。 点的电场强度。
大学物理电场强度-PPT
E Ei
i 1
三、电场强度得计算
1、 点电荷得电场
E
F q0
q q0
4π 0r2
r0
1 q0
q
4π 0r2
r0
E
E
q
r0
r
PF
q0
r
r
特点:(1)就是球对称得;
当 r 0 时，
(2)就是与 r 平方成反比 得非均匀场。
E ∞? 此时,点电荷模型已失效, 所以这个公式已不能用！
2、 点电荷系得电场
场强的计算
求均匀带电半圆环圆心处的 E，已知 R、
dq
电荷元dq产生得场 dE 4 0 R2 dq
Y
根据对称性 dE y 0
E
dEx
dE
sin
0
Rd 4 0 R2
sin
4 0R2
( cos )
0
2 0 R
d o
R
dE
X
例4、均匀带电圆盘轴线上一点得场强。
设圆盘带电量为q,半径为R。
d E cos
cos x r
dq
r a
y
p d E//
r (a2 x2 )1 2
x
x
z d E dE
E
1
4 0
q
2a
dl r2
cos
1
4 0
q r2
cos
2 a
1
4 0
(a 2
qx x2)3
2
E
4 0 (
xq x2
a2
3
)2
i
xq
E
4 0 (
x2
a2
3
)2
大学物理课件 2 电场强度的计算
P.6/38
q dq dl dl 2π R dq dE e 2 4 π 0r
O
r
P
d E
dE
x d E//
dq
dq
R
第９章 电荷与真空中的电场
r
dE
例9-5. 均匀带电圆平面的电场(电荷 面密度). 叠加原理: 圆盘 可看作由许多均 匀带电圆环组成.
F F1 F2 Fn E q0 q0 q0 q0
• 电场强度是点函数 E E (r , t ) 静电场 E E(r )
• 均匀电场 : 电场强度在某一区 域内大小, 方向都相同.
• 反映电场本身的性质, 与试验 电荷无关.
F F1 F2 Fn
ctgsinsincoscos第第99章章电荷与真空中的电场电荷与真空中的电场p538coscossinsin点电荷场强无限长均匀带电直线周围的场强公式第第99章章电荷与真空中的电场电荷与真空中的电场p638例例9944
9.2.2 电场强度
——描述电场强弱及方向性
第９章 电荷与真空中的电场
方向: 正试验电荷的受力方向
积分
E y dE y E z dE z
E
i
1 q e 2 r 4π 0 ri
E dE
3. 连续带电体电场
E Ex i E y j Ez k
dE
1 dq r 3 4π 0 r
P.2/38
例9-2. 求电偶极子的电场. 电偶极子: 相距很近的一对等量 异号电荷. l
r l
p 2 π 0r 3 (2) 连轴线中垂面上的场强
q dq dl dl 2π R dq dE e 2 4 π 0r
O
r
P
d E
dE
x d E//
dq
dq
R
第９章 电荷与真空中的电场
r
dE
例9-5. 均匀带电圆平面的电场(电荷 面密度). 叠加原理: 圆盘 可看作由许多均 匀带电圆环组成.
F F1 F2 Fn E q0 q0 q0 q0
• 电场强度是点函数 E E (r , t ) 静电场 E E(r )
• 均匀电场 : 电场强度在某一区 域内大小, 方向都相同.
• 反映电场本身的性质, 与试验 电荷无关.
F F1 F2 Fn
ctgsinsincoscos第第99章章电荷与真空中的电场电荷与真空中的电场p538coscossinsin点电荷场强无限长均匀带电直线周围的场强公式第第99章章电荷与真空中的电场电荷与真空中的电场p638例例9944
9.2.2 电场强度
——描述电场强弱及方向性
第９章 电荷与真空中的电场
方向: 正试验电荷的受力方向
积分
E y dE y E z dE z
E
i
1 q e 2 r 4π 0 ri
E dE
3. 连续带电体电场
E Ex i E y j Ez k
dE
1 dq r 3 4π 0 r
P.2/38
例9-2. 求电偶极子的电场. 电偶极子: 相距很近的一对等量 异号电荷. l
r l
p 2 π 0r 3 (2) 连轴线中垂面上的场强
大学物理电介质内的电场强度
大学物理电介质内的电场强度
目
CONTENCT
录
• 引言 • 电介质基础知识 • 电介质内的电场强度概念 • 电介质内的电场强度分布 • 电介质内的电场强度与物理现象 • 总结与展望
01
引言
主题简介
电场强度是描述电场中电场力作用强弱的物理量，其大小表示电 场中单位点电荷所受的静电力，方向与正电荷在该点所受的静电 力方向相同。
总结词
电场强度是电磁能量转换的重要参数， 影响电磁波的传播和吸收。
VS
详细描述
在电磁波传播过程中，电场强度是描述电 磁波能量的重要参数。不同频率和方向的 电磁波在介质中传播时，会与介质内的分 子相互作用，将电磁能转换为热能或其他 形式的能量。电场强度越大，电磁波的能 量越强，对介质的加热和吸收效果也越明 显。
03
电介质内的电场强度概念
电场强度的定义与计算
定义
电场强度是描述电场中电场力作用强 弱的物理量，用E表示。
计算
电场强度的大小等于单位电荷在该点所 受的电场力，计算公式为E=F/q，其中 F为点电荷所受的电场力，q为点电荷的 电量。
电场强度与电介质的关系
电介质对电场的影响
在电场中，电介质中的电场强度与真 空中的电场强度不同，因为电介质中 的电荷会受到束缚，使得电介质中的 电场分布和强度发生变化。
详细描述
在电力系统中，电介质起着绝缘作用，保证电气设备的 安全运行。在储能技术中，电介质用于储存电能，如电 解电容器的使用。此外，在电磁波传播方面，电介质如 玻璃、聚乙烯等是重要的传输媒介。在静电场和恒定磁 场中，电介质对场的影响可忽略不计，但在交变电磁场 中，特别是在高频电磁场中，电介质对场的影响不可忽 略，此时需要在原有电磁场方程中增加描述电场和磁场 能量与电介质有关的项，从而得到更精确的电磁场理论 。
目
CONTENCT
录
• 引言 • 电介质基础知识 • 电介质内的电场强度概念 • 电介质内的电场强度分布 • 电介质内的电场强度与物理现象 • 总结与展望
01
引言
主题简介
电场强度是描述电场中电场力作用强弱的物理量，其大小表示电 场中单位点电荷所受的静电力，方向与正电荷在该点所受的静电 力方向相同。
总结词
电场强度是电磁能量转换的重要参数， 影响电磁波的传播和吸收。
VS
详细描述
在电磁波传播过程中，电场强度是描述电 磁波能量的重要参数。不同频率和方向的 电磁波在介质中传播时，会与介质内的分 子相互作用，将电磁能转换为热能或其他 形式的能量。电场强度越大，电磁波的能 量越强，对介质的加热和吸收效果也越明 显。
03
电介质内的电场强度概念
电场强度的定义与计算
定义
电场强度是描述电场中电场力作用强 弱的物理量，用E表示。
计算
电场强度的大小等于单位电荷在该点所 受的电场力，计算公式为E=F/q，其中 F为点电荷所受的电场力，q为点电荷的 电量。
电场强度与电介质的关系
电介质对电场的影响
在电场中，电介质中的电场强度与真 空中的电场强度不同，因为电介质中 的电荷会受到束缚，使得电介质中的 电场分布和强度发生变化。
详细描述
在电力系统中，电介质起着绝缘作用，保证电气设备的 安全运行。在储能技术中，电介质用于储存电能，如电 解电容器的使用。此外，在电磁波传播方面，电介质如 玻璃、聚乙烯等是重要的传输媒介。在静电场和恒定磁 场中，电介质对场的影响可忽略不计，但在交变电磁场 中，特别是在高频电磁场中，电介质对场的影响不可忽 略，此时需要在原有电磁场方程中增加描述电场和磁场 能量与电介质有关的项，从而得到更精确的电磁场理论 。
大学物理教程6.2电场强度
E E 平面 E圆盘
( ) x i (1 )i 2 2 2 0 2 0 x R
2 0
x x R
2 2
i
第11章 静电场 第6章 静电场
(Q )
dq dq r r 3 3 3 (( Q ) 4 r Q ) 4 r 4π 00 0
第11章 静电场 第6章 静电场
11-2 库仑定律 6-2 电场强度
电荷元选取：
dq 体电荷分布 dV dq 面电荷分布 ds
dq dV
dq ds
ds
dq 线电荷分布 dl
2
o x
dx
x
d dx 2 d sin
第11章 静电场 第6章 静电场
11-2 库仑定律 6-2 电场强度
Ex
2
1
cos d (sin 2 sin 1 ) 4π 0d 4π 0d
Ey
2
1
cos d (cos 1 sin 2 ) 4π 0d 4π 0d
1
d L
y
Ex 0
Ey 2π 0 d
2
x
演示
Ex (sin 2 sin 1 ) 4π 0 d
Ey (cos 1 cos 2 ) 4π 0 d
第11章 静电场 第6章 静电场
11-2 库仑定律 6-2 电场强度
π y 2. 半无限长 即1 a 2 π 2 d 1 Ex Ey 4π 0 d 4π 0 d π 或 1 0 2 2 Ex Ey 4π 0 d 4π 0 d
讨论
1. 若x << R, 则 E 2 0
大学物理：电磁学PPT
N F4
O
F2 B
en
M,N F1
O,P B
F2
en
l1 l1 M F1 sin F2 sin Il2 B l1 sin ISB sin 2 2 M IS B m B 线圈有N匝时 m NIS
2 电流元的磁场
dB
P *
I
Idl
0 Idl dB er 2 4 r
——毕奥-萨伐尔定律
r
3
磁场的叠加原理
B Bi
i
B dB
例 1： 判断下列各点磁感强度的方向和大小.
1 8 2Βιβλιοθήκη dB 0 1、 5 点 ：
7
Idl
R
6 5 4
例 5：
一半径为R，均匀带电Q的薄球壳。 求球壳内外任意点的电场强 度。
0 r R 如图，过P点做球面S1 E dS E dS 0 E 0
S1 S1
r
P
+ + +
+
S +1
O
如图，过P点做球面S2 rR E dS E dS Q / 0
rB
(electric potential )
点电荷电场 中的电势:
V
Q 40 r
电势的叠加 原理:
V Vi
i
点电荷电场中常取 无穷远处为电势零点
点电荷的电场线和等势面：
两平行带电平板的电场线和等势面：
+ + + + + + + + + + + +
大学物理10.2 静电场 电场强度
1 dq
2
r
R
x
dq
4π 0 r
dEx dE cos
O
E x dE x
1 4 π 0
1 4π 0
r
dq
2
cos
1 q
2
dq
cos r
2
dq
4 π 0 r
cos
E Ex
1
2
qx
2 3/ 2
4 π 0 ( R x )
E
1
2
qx
2 3/ 2
1. 点电荷产生的场强
E
q r 3 q0 4 π 0 r 1
F1 F2 Fn q0
F
F
q0
r
q
2. 点电荷系的场强
E F q0
qn
E1 E2 En
F
q0
q2
q1
点电荷系在某点 P 产生的电场强度等于各点电荷单独在该点产生的 电场强度的矢量和 — 电场强度叠加原理
-
E
讨论 (1) (2)
π
力偶矩最大 力偶矩为零 力偶矩为零 电偶极子处于稳定平衡 电偶极子处于非稳定平衡
2 0
(3)
π
4π 0a cos d
r a csc
(sin 2 sin 1 )
2
1
40 a
Ex
40 a
(sin 2 sin 1 )
y
P
E y dE y
40 a
(cos 1 cos 2 )
2
r
R
x
dq
4π 0 r
dEx dE cos
O
E x dE x
1 4 π 0
1 4π 0
r
dq
2
cos
1 q
2
dq
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2
dq
4 π 0 r
cos
E Ex
1
2
qx
2 3/ 2
4 π 0 ( R x )
E
1
2
qx
2 3/ 2
1. 点电荷产生的场强
E
q r 3 q0 4 π 0 r 1
F1 F2 Fn q0
F
F
q0
r
q
2. 点电荷系的场强
E F q0
qn
E1 E2 En
F
q0
q2
q1
点电荷系在某点 P 产生的电场强度等于各点电荷单独在该点产生的 电场强度的矢量和 — 电场强度叠加原理
-
E
讨论 (1) (2)
π
力偶矩最大 力偶矩为零 力偶矩为零 电偶极子处于稳定平衡 电偶极子处于非稳定平衡
2 0
(3)
π
4π 0a cos d
r a csc
(sin 2 sin 1 )
2
1
40 a
Ex
40 a
(sin 2 sin 1 )
y
P
E y dE y
40 a
(cos 1 cos 2 )
《电场电场强度》PPT课件.ppt
E v
2
E1
E
i
Ei
1 4πε0
i
qi ri2
eri
点电荷系在空间任一点激发的总场强等于各个点 电荷单独存在时对该点所激发的场强的矢量和。
这一结论称为场强叠加原理。
第五章 真空中的静电场
10
大学 物理学
5.2 电场 电场强度
例5-2 有两个大小相等的点电荷+q 和-q ，当 它们之间的距离比考察的场点到它们的距离小得 多时，这一带电系统称为电偶极子。
v
q1 q2
rv2
rvi
rv1 rvn
P• q0
Fn
v Fvi
vF2
F1
qi
qn
q0 q0 q0 q0
E E1 E2 En
第五章 真空中的静电场
9
大学 物理学
5.2 电场 电场强度
v
q1
q2
qi
ev2
evi
ev1
rv2 rvi
rv1
qn
rvn
P
•
q0 evn
En v
Evi
2
大学
物理学 二、电场强度
5.2 电场 电场强度
试验电荷（检验电荷）
必须满足的两个条件：
点电荷
电荷足够小
(1) 所带电量要足够小，以不至于影响原来的电 场分布。
(2) 其线度要足够小，以至于所得的结果能精 确反映电场各“点”的性质。
为叙述方便，在下面讨论中均用正电荷作试探电荷。
思考 试探电荷与点电荷有何不同？
电场的基本特性是对处在场中的电荷有力的作 用，电场对电荷的作用力叫电场力。
大学物理电磁学PPT课件
磁场是电流周围存在的一种特殊物质，它 对放入其中的磁体或电流有力的作用。
磁场的描述
磁场对电流的作用
磁场可以用磁感线来描述，磁感线的疏密 表示磁场的强弱，磁感线的切线方向表示 磁场的方向。
磁场对放入其中的电流有力的作用，这个力 的大小与电流的大小、磁场的强弱以及电流 与磁场的夹角有关。
电磁感应定律
电磁感应现象
当闭合回路中的磁通量发生变化时，回路中就会 产生感应电流，这种现象称为电磁感应现象。
楞次定律
感应电流的方向总是要阻碍引起感应电流的磁通 量的变化，即“增反减同”。
法拉第电磁感应定律
感应电动势与磁通量变化率的负值成正比，即E=n(ΔΦ)/(Δt)，其中E为感应电动势，n为线圈匝数 ，ΔΦ为磁通量的变化量，Δt为时间的变化量。
在各向同性介质中传播特性
在各向同性介质中，平面电磁波的传播速度、传播方向和电场、磁场分量之间的关系遵 循一定的规律，如折射定律、反射定律等。
反射、折射和衍射现象
反射现象
当电磁波遇到介质界面时，一部分能量被反射回原介质，形成反 射波。
折射现象Βιβλιοθήκη 当电磁波从一种介质传播到另一种介质时，传播方向会发生改变， 形成折射波。
互感现象
当两个线圈靠近并存在磁耦合时，一个线圈中的电流变化会在另一个线圈中产 生感应电动势。互感系数与两个线圈的形状、大小、匝数以及它们之间的相对 位置有关。
交流电路基本概念及分析方法
交流电路基本概念
交流电路是指电流、电压和电动势的大小和方向都随时间作周期性变化的电路。与交流电相对应的是直流电，其 电流、电压和电动势的大小和方向均不随时间变化。
06
电磁学实验方法与技巧
常见电磁学实验仪器介绍
大学物理上册课件ppt第六章 电荷与电场
R2)32
qxi
E
4 π0 (x2 R2 )3 2
讨论：
dE
x
d
E
//
dE
1、环心处 2、x R
E 0
E
q
4 0 x2
点电荷
例6-4、 均匀带电圆平面的电场轴
线上的电场强度(电荷面密度)。
r dr
O P
叠加原理思 想： 圆盘 — 由许多 x 均匀带电圆 环组成。
解：任取半径为r的圆环
dq 2πr dr
S
E外
dS
1
0
q内
为零
q内 S内的净电荷；
Φe : 只有S内电荷有贡献。
四、电场强度的计算 —高斯定理的应用 1. 分析给定问题中场强分布的对称性，判断能否应用高斯定理。 2. 若能应用高斯定理，选择适当的高斯面（通常有球面、圆柱面 等），并使高斯面通过拟求的场点。
3. 根据高斯定理算出整个闭合面的电通量，及闭合面包围的电 荷总量，求出场强。
q
1
1
[
]
4 π0 (r l )2 (r l )2
2
2
q
2rl
4 π 0 (r 2 l 2 / 4)2
r l
p
E
2 π 0r3
五、电场强度的计算
点电荷系的电场
1 q
E
i
4π 0
ri 3
ri
2) 中垂面上B的场强
解：建立如图的坐标 q
l
系，电场在y方向分量
互相抵消。
E (Ex Ex )i
q2
i 1
E3
E2
•
E1
q3
五、电场强度的计算
1. 点电荷的电场
大学物理电场电场强度
（等量异号电荷+q、-q ，相距为l (l<<r) ，该带电体
系被称为电偶极子）
解：建立如右图的坐标系
E E 4π 1 0r2(q l/2)2
Q点的场强 E 的y分量为零, x 分量
E
Q
E
E
r
是 E+ 和 E- 在x方向分量的代数和:
E E x E x E co E scosq l q
3. 电场强度符合叠加原理，也就是所有电荷产生的总场强等 于每个电荷所产生场强的矢量和。
4. 点电荷产生的场强为：
E
1
4π 0
q r3
r
，多个点电荷
可用此式分别算出各个点电荷的场强，然后叠加。
５. 连续带电体产生的场强为：E
dE
1
dqr ，dq可
4π0 r3
根据电荷分布形式用 d,ld,sd 表示。
21
10:56
cosl/{ 2r2(l/2)2} 代入上式
11
10:56
EEx4π10(r2lq2/l4)3/2
用定义l 表 电示 偶从 极矩为q到：Pqe的矢ql量，
rl
r2l2/43/2r3
E 4πp0r3
E
E
Q
E
r
l
q
Pe
q
结论：电偶极子中垂线上，距离中心较远处一点
的场强，与电偶极子的电矩成正比，与该点离中心 的距离的三次方成反比，方向与电偶极矩方向相反 。
轴垂直，把带电平面分成一系列平
行于z轴的无限长窄条，阴影部分
在p点产生场强为（无限长均匀带
电直线结果）：
dE
dy
2p0r 2p0r
p p dx E dc E o s dy 1 20x 2 y 22
(完整版)大学物理电场和电场强度
电荷与真空中的静电场
例: 半径为R 的均匀带电细圆环，带电量为q .
x
dE
求: 圆环轴线上任一点P 的电场强度.
dEx
P dE
解: dq dl
E dE
dE
1
4 0
dq r2
er
1 dq
40 r 2 er
rx
RO
dE dE sinθ
dEx dE cosθ
dq
圆环上电荷分布关于x 轴对称
θ
2
sin
θ
1)
Ey
dEy
θ2 sinθ dθ θ1 40a
40a
(cosθ 1
cosθ
2
)
讨论 (1) a >> L 杆可以看成点电荷
y
dE
dEy
Ex 0
Ey
λL
4 0 a 2
(2) 无限长带电直线
P
dEx
1 r a 2
θ1 0 θ2
Ex 0
Ey
λ 2ε
0a
dq O
x
2020/4/13
E0
(2) 当 x>>R 时,
E
1
40
q x2
可以把带电圆环视为一个点电荷.
RO dq
(3)x 2 R时, 2
E Emax
2020/4/13
电荷与真空中的静电场
例：求面密度为 的带电薄圆盘轴线上的电场强度．
解： dq 2rdr
x
dE
1
40
(r2
xdq x2 )3/ 2
2020/4/13
电荷与真空中的静电场
点电荷的电场是辐射状球对称分布电场.
普通物理6.1库仑定律电场强度PPT课件
VS
实验验证
通过实验验证库仑定律和电场强度，可以 加深对这两个概念的理解。例如，通过测 量电荷之间的相互作用力和电场强度，可 以验证库仑定律的正确性。
对未来学习的建议和展望
建议
在学习库仑定律和电场强度的过程中，建议 多做习题、参与讨论和实验，以提高对这两 个概念的理解和应用能力。此外，建议在学 习其他物理概念时也注重实验验证和应用， 以培养自己的实验技能和理论素养。
高斯定理法
对于一个封闭曲面内的电场强度，可以通过高斯 定理求解。高斯定理表明，通过任意封闭曲面的 电场强度通量等于该封闭曲面内所包围的电荷量 与真空电容率的比值。
叠加法
对于多个点电荷形成的电场，电场强度可以通过 各个点电荷单独存在时产生的电场强度进行矢量 叠加得到。
环路定律法
对于稳恒电场，电场强度沿任意闭合回路的线积 分等于零，即电场强度的环路定律。该方法常用 于计算具有对称性的电场强度分布。
感谢您的观看
利用电容器的电容与极板间距离 的关系式C=εrS/d，通过测量电 容器的电容值和极板间距离，可 以推算出电场强度的大小和方向。
磁偏转法
利用带电粒子在磁场中的偏转规 律进行测量。通过测量带电粒子 在磁场中的偏转角度和速度，可 以推算出电场强度的大小和方向 。
电场强度的影响因素
电荷分布
介质性质
空间位置
展望
随着科技的发展，物理学在各个领域的应用 越来越广泛。未来，在学习物理的过程中， 可以结合其他学科领域的知识，如数学、化 学、生物学等，以拓展自己的知识面和综合 应用能力。此外，也可以关注物理学领域的 新进展和新成果，以了解物理学的最新发展 方向和应用前景。
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电场强度的单位
大学物理——电场强度与电势
U
r
4 0 r
· P
Qr dr r q d q V r 2 3 r 4 r 4 0 r 4 00 r
设无限远处为0电势，则电场中 距离点电荷r 的P点处电势为
r
0
V
q 4 0 r
点电荷电场 的电势分布
15
例题
求：均匀带电球面 0 r R 的电场的电势分布. 解：已知 E Q r R 2 4 0 r 设无限远处为0 电势， 则电场中距离球心r P VP =？ Qr dr 的 P 点处电势为 Q dr
解：由
E 2 0 r
V
r
E dr
分析 如果仍选择无限远为电势0点，积分将趋于 无限大。必须选择某一定点为电势0点——通常 可选地球。现在选距离线 a 米的P0点为电势0点。
a
P0
V E dr r a V dr r 2 r 0
P 0
a ln a ln r ln 2 0 r
i
next 8
例 面密度为 的圆板在轴线上任一点的电场强度 解
dq 2rdr 1 xdq dE 4 0 (r 2 x 2 )3 / 2
x rdr 2 0 (r 2 x 2 )3 / 2 x R rdr E dE 2 0 0 (r 2 x 2 )3 / 2 x [1 2 ] 2 1/ 2 2 0 (R x ) q x E [1 2 ]i 2 2 1/ 2 2 0 R (R x )
17
例题
0 P
均匀带电细棒，长 L ，电荷线密度 ， 沿线、距离一端 x0 米处的电势。 解：
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精选10r3.电场强度r E
r F
q0
电场中某点的电场强度等于单位正
A
q0 B q0
试验电荷在该点所受的电场力。
q1
EA
r EB Ei
EE (x,y,z)
q2
q4 P
4.场强叠加原理
qi
q3
设有若干个静止的点电荷q1、q2、……qN
它们单独存在时的场强分别为 E1,E2,EN
则它们同时存在时的场强为 N
电偶极矩 pql
E
EP
基本方法：
E
vv v EEE
q l q
精选
14
（1）轴线上的场强
·· l = l ·r0
-q o×+q
r
E- P
×
E+
E
EEE
1
4o
(r
qrv0 l
)2
qrv0 (r l )2
2
2
r
l
时：
1 (r l
)2
1 r2
(1 l )2 2r
1 r2
(1
l r
E Ei
精选
i 1
11
三、电场强度的计算
1. 点电荷的电场
r
E rq F 04π qq 0 0 r2r r0q 1 04πq0r2r r0
E
E
r qr 0
rqP0
F
r
r
特点: (1)是球对称的;
当 r 0 时，
(2)是与 r 平方成反比 的非均匀场。
E ∞? 此时，点电荷模型已失效，
所以这精个选 公式已不能用！
▲ 有理化： 引入常量 0， 令
k 1 4 0
有： o4 1k8.8 5 1 0 1C 22/N m 2
0 —真空介电常量 （dielectric constant
of vacuum ）
▲q1,q2包含符号，若q1,q2同号则为斥力，若 q1,q2异号则为引力。
精选
6
3.静电力的叠加原理
作用于某电荷上的总静电力等于其他点电荷单独存
结论：库仑力比万有引力大得多，
F Feg＝38..6211004872.3103 9
所以在原子中，作用在电子上的
力，主要是电场力，万有引力完
精选全可以忽略不计。
8
§6-2 静电场 电场强度 一、电场
1.电荷间作用
电荷
电场
电荷
2. 对外表现： a. 力的角度:对电荷（带电体）施加作 用力
b.功的角度:电场力对电荷（带电体）
在时作用于该电荷的静电力的矢量和。
数学表达式
N
F Fi
离散状态
i 1
Fi
qqi
4 0ri2
ri0
连续分布
dF
qdq
4 0 r2 r0
FdF
精选
F2
r10 q
q1
q 2 r20
F
F1
7
例、在氢原子中，电子与质子之间的距离约为5.3×10-11m， 求它们之间的库仑力与万有引力，并比较它们的大小。 解：氢原子核与电子可看作点电荷
作功
精选
9
二、电场强度
{ 点电荷(尺寸小)
1.试验电荷q0及条件 q0足够小，对待测电场影响小
2.实验结果
①在不同场点，静止的试验电荷受的电场力不相同；
②在同一场点，改变静止试验r 电荷电量大小，试验电 荷所受力也不相同，但比值 F 是一个常矢量；
q0
③ 选择场中不同的场点，重复②的实验发现，比值 随着场点的不同这个矢量也在变化。
1.点电荷模型
r
可以简化为点电荷的条件:
d
d << r
2.库仑定律
F r kqr1q22rr0410 qr1q22rr0
r r 0 施力电荷指向受力电荷矢径方向的单位矢量
实验给出：k = 8.988010 9 N·m2/C2
精选
5
说明： ▲ 库仑定律适用的条件：
• 真空中点电荷间的相互作用
• 电荷对观测者静止
r
r
P
微积分思想
取电荷元： dq
q
dq r 0
v dE
1
40
dq r2
r r0
r
E
r dE
q
dq
4or2
r r0
体电荷 dq = dv 面电荷 dq = ds 线电荷 dq = dl
：体电荷密度 ：面电荷密度 ：线电荷密度
E
矢 量积分 化为分 量积分 E
x y
dE x dE y
E E xiE yjE zk精选 E z d E z
精选
3
§ 6-1 电荷 库仑定律
一、电荷 1.电荷的种类：正电荷、负电荷 2.电荷的性质：同号相斥、异号相吸 3.电量：电荷的多少 单位：库仑 符号：C 4.电荷守恒定律(演示） 5.电荷的量子化效应：q=ne n=1,2,3,...
e1.60 121 0C 9
精选
4
二、库仑定律与叠加原理 Q 1
17
例2. 求一均匀带电直线(已知q,L,a)在P点的电场。x
解：建立直角坐标系
v dE x
dE
v
取线元
r
dy
1 带电dydrrq dy
dE
F e ＝ 4 10e r2 2 9 19 0 ( (1 5 ..6 3 1 1 1 1 0 0 ) )9 2 1 2 8 .2 1 8 0 N
万有引力为
Fg＝ Gm r2M 6.6 71 01 19.11(5. 033111. 061 1)721 02 73.61 04 7N
两值比较
12
2. 点电荷系的电场
E
Ei ×P
ri
·
· q1
q·2 qi
·· ·
点电荷系
点电荷qi 的场强：
r Ei
qi
4 o ri2
rv0
场强叠加原理
总场强：
r
E
i
qi
4ori2
rv0
精选
13
例 1. 求电偶极子的场强
电偶极子： 一对靠得很近的等量异号的点电荷
所组成的电荷系。 q, -q r l 具有相对意义。
)
2
E r4 q r v 0or1 2[(1r l)(1r l)]
2ql
4 o r 3
2 pr
4 or 3
精选
15
（2）中垂线上的场强 (自学)
由书 P181 例6-3，有：
p
E 4 or3
电偶极子场强分布的的特点：
E+
E ×P
E-
r
·· -q
o
p
+q
E
1 r3
精选
16
dE
3. 连续带电体的电场
大学物理学电子教案
静电场的概念与计算
§ 6-1 电荷 库仑定律 §6-2 静电场 电场强度
精选
1
第三部分 电磁学
1、什么是电磁学
电磁运动是物质的一种基本运动形式。电磁学是研究电 磁运动及其规律的物理学分支。
2、电磁学的主要内容
•电荷、电流产生电场和磁场的规律； •电场和磁场的相互作用； •电磁场对电流、电荷的作用； •电磁场中物质的各种性质。
3、学习电磁学的意义
•在现代物理学中的地位是非常重要的。
•深入认识物质结构。
•是学习电工学、无线电电子学、自动控制、计算机技术等学
科的基础。
精选
2
第六章
真空中的静电场
本章主要内容：研究真空中静电场的基本特性： 静电场的基本定律：库仑定律、叠加定律 静电场的基本定理：高斯定理、环路定理 描述静电场的物理量：电场强度、电势 静电场对电荷的作用