清华大学物理-电磁学.第12章.静电场

电磁学

电磁学研究与电磁现象有关的性质和规律：∙电场和磁场的相互联系

∙电荷、电流产生电场和磁场的规律∙电磁场对物质的各种效应

∙电磁场对电荷、电流的作用

处理电磁学问题的观点和方法

∙观点：电磁作用是“场”作用（近距作用）)

,,,( ),,,,(t z y x B B t z y x E E ==

归纳假设电磁学的教学内容：

∙方法：基本实验规律（特殊）

普遍规律（一般）∙静电场（真空、导体、电介质）

∙恒定电流场

∙静磁场（真空、磁介质）

∙电磁感应

∙电磁场与电磁波简介

第十二章静电场（静止电荷的电场）△§12.1 电荷、电荷守恒定律

△§12.2 库仑定律

△§12.3 电场和电场强度

§12.4 叠加法求场强

§12.5 电场线和电通量

§12.6 高斯定理

§12.7 高斯定理应用举例

△§12.1 电荷、电荷守恒定律

自学中着重搞清：

∙电荷的量子性和电荷连续分布的概念∙点电荷的概念

∙电荷守恒定律

∙电荷的相对论不变性

–q

+q

1.电偶极子的场强

电偶极子：r >>l

由一对靠得很近的等量异号的

点电荷构成的电荷系。

电偶极子概念适用于下面情形：定义电偶极矩：

l q p

是+q 相对–q 的位矢l

l

P

场点距离r >> 电偶极子线度l

▲电偶极子在均匀外电场中所受力矩

E p M ⨯=，

，qE F qE F -==-+θsin qEl M =θ

sin pE =力矩会使电偶极子的空间取向尽量保持

与外电场的方向一致。

p

E

θ

+F p -

F E

电偶极子受力偶矩作用：（力偶矩与参考点无关）

*2. 任意点电荷系的场强

若

，以点电荷电场

为主：0≠∑i q 2

-∝r

E 放±q i

还有电四极子等的电场...

远场区：场点距离r >> 点电荷系线度以电偶极子场为主：3

-∝r E ∑∑≠=，，

0 0i i p q

若q 2q i q 1

q n O r P

i

p 在电荷系内任选一点O 为坐标原点。

远场区的场强分布有何特点？

平板电

极

点电

极

异号点电极

同号点电极

异号平板电极点、平板电极

s

静电场特性之一：静电场是有源场，电荷是静电场的源，静电场的电场线是有头有尾的。电场线发于正电荷，止于负电荷。在有电场、无电荷的空间，电场线连续。

∙高斯定理也适用于变化电场。高斯定理源于库仑定律，高于库仑定律，更普适。S

0>S ΦS

0

=S Φ

高斯定理求场强要点：

电荷分布要有极高对称性：球、柱、平面

根据的对称性选高斯面：

E

s E

d ∥且等大，使⎰⎰⎰⎰=⋅s E s E d d 0

d , d 0=⋅⊥=⎰⎰s E s E E

使或∙在待求处的高斯面上：

E

∙在其余的高斯面上：