电磁学1——静电场的基本规律

——
或
讨论：
1 .反 映 电 场 本 身 的 性 质 ， 与 试 验 电 荷 无 关 。
2 .均 匀 电 场 ： 电 场 强 度 在 某 一 区 域 内 大 小 ， 方 向 都 相 同
3 .电 场 强 度 是 点 函 数
，静电场
4 .电 场 中 电 荷 受 力 ：
场强的叠加原理：点电荷系电场中某点总场强等于各点电荷单独存在时在该点产生的场强矢量和。
2.电荷的量子化——密立根油滴实验
导电性分类：导体，半导体，绝缘体 验电器
库仑定律
理想模型——点电荷 定义：相对于惯性系静止的两个点电荷间的静电力服从的规律
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内容：1.大小相等方向相反，并且沿着它们的连线，同号电荷相斥，异号电荷相吸。
2.大小与各自的电荷q1及q2成正比，与距离r的平方成反比。
即： 库仑定律的矢量形式：
质量密度很小，无静止质量； 以光速传播； 不能被加速； 具有可入性，以连续形式存在，具有 可叠加性，不能作为参考系。
质量密度大 不能达到光速 受力产生加速度 具有不可入性，以空间间断形式存 在，可作为参考系。
联系
实物周围存在相关的场，场传递实物间的相互作用，场和实物可以相互转化
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（现代物理认为场是更基本的，粒子只是场处于激发态的表现。）
电磁学1——静电场的基本规律
电荷 库仑定律 静电场
电场强度 电场强度的计算 电场强度的计算例题
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电荷
定义：电是物体的一种属性，带电体=物体带有电荷 分 类 ： 1 .正 电 荷 ； 丝 绢 摩 擦 过 的 玻 璃 棒 的 电 荷 相 同
2 .负 电 荷 ； 毛 皮 摩 擦 过 的 橡 胶 棒 的 电 荷 相 同 性质：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引 特性：1.电荷守恒定律
叠加定理：作用于每一电荷上的总静电力等于其他点电荷单独存在时作用于该电荷的静电力的矢量和 电荷的单位：库仑(C)
发现：法国科学家库仑于1785年通过扭秤实验确立。
静电场
电场：电荷周围存在的一种特殊物质 “场”的提出：超距作用--牛顿，17世纪英国；近距作用--17世纪法国笛卡尔；19世纪初，英国法拉 第--提出“场”的概念 场 的 物 质 性 ： 1 .给 电 场 中 的 带 电 体 施 以 力 的 作 用 ， 表 明 电 场 具 有 动 量
电场强度
场源电荷：产生电场的点电荷，点电荷系，或带电体 试 验 电 荷 ： 1 .点 电 荷 ； 2 .电 量 足 够 小
在电场的不同点上放同样的试验电荷q0——电场中各处的力学性质不同
在电场的同一点上放不同的试验电荷——
恒矢量——定义为电场强度
定义：
：大小——等于单位试验电荷在该点所受电场力；方向——与+q0受力方向相同；单位
2 .当 带 电 梯 在 电 场 中 移 动 时 ， 电 场 力 做 功 ， 表 明 电 场 具 有 能 量
共同点 不同点
电场
实物
1 .都 是 客 观 存 在 的 ， 是 可 知 的 2 .与 实 物 的 多 样 性 一 样 ， 场 的 存 在 形 式 也 是 多 样 的 3 .在 场 内 进 行 的 物 理 过 程 也 遵 循 质 量 守 恒 、 能 量 守 恒 、 动 量 守 恒 和 ⻆ 动 量 守 恒 等 定 律 4 .场 也 不 能 创 生 、 不 能 消 灭 ， 只 能 由 一 种 形 式 转 变 为 另 一 种 形 式
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解： 电荷元：
； 方向：与 夹角
无限⻓带点直线：
，
，
Leabharlann Baidu
（理想模型：无限⻓带点直线场强公式）
例2：电荷q 均匀地分布在一半径为R的圆环上，计算在圆环的轴线上任意给定点P的场强
解： 7|
讨论： 1）环心处 2） 3）
4）由
； ；
；
得
处E取最大值。
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2）对称性分析，写出场强dE在各坐标轴上的分量
3）计算E：
4）电荷分布： 线分布： 面分布： 体分布： （一般
是坐标的变量，但如果是均匀分布，则
是常数。）
电场强度的计算例题
例 1 ： 真 空 中 有 均 匀 带 电 直 线 ， ⻓ 为 L， 总 电 量 为 Q 。 线 外 有 一 点 P， 离 开 直 线 的 垂 直 距 离 为 a ， P点 和 直 线 两 端连线的夹⻆分别为 和 。求P点的场强。（设电荷线密度为 ）
电场强度的计算
点电荷电场中的电场强度
点电荷系电场中的电场强度
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电偶极子 定义：大小相等，符号相反且存在一微小间距的两个点电荷构成的复合体 电偶极矩： 计算电偶极子的场强： 1）轴线延⻓线上A的场强
讨论： 2)中垂面上B的场强
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讨论：
连续分布电荷电场中的电场强度 步骤：
1）电荷元d q 在P点的场强：