单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,内容包括：,静电场,真空、介质；,静磁场,真空、介质；,电磁场,电磁感应；位移电流。,麦克斯韦方程组,1,大学物理,第,10,章,静电场,2,第,10,章 静电场,1,电荷 库仑定律,2,电场 电场强度,3,电场线 电通量,4,静电场的高斯定理,第,11,章,静电场的环路定理 电势,3,一,、,掌握场强和电势的概念及叠加原理,，,掌握场强和电势,的积分关系,，,了解其微分关系，能计算简单问题的,场强和电势。,二,、,理解静电场的高斯定理和环路定理,，,掌握用高斯定理,计算场强的条件和方法。,基 本 要 求,静电场,相对观察者静止的电荷激发的电场。,研究路径：,库仑定律,力,高斯定理,功,环路定理,场强,电势,4,接触力,非接触力,基本相互作用,1,电荷 库仑定律,一,、,电荷和电荷的量子性,在一个和外界没有电荷交换的系统内，正负电荷的,二,、,电荷的守恒性,(,夸克带分数电荷,),（密立根实验）,=1.60,10,-,19,C,电荷量子,代数和在任何物理过程中保持不变。,（理想模型）,三,、,点电荷,四、真空,5,五、库仑定律,(Coulombs law),1785,年，库仑通过扭称实验得到。,1.,表述,在,真空,中，两个,静止点电荷,之间的相互作用,力大小，与它们的,电量的乘积成正比,，与它们,之间,距离的平方成反比,；作用力的方向沿着它,们的联线，同号电荷相斥，异号电荷相吸。,6,从施力电荷指向受力电荷,若两电荷同号,斥力,若两电荷异号,吸引力,方向,方向,国际单位制,(SI),中,7,施力,受力,2.SI,中库仑定律的常用形式,令,真空中的介电常数或真空电容率,8,1,.,库仑定律适用于,真空,中的,静止点电荷,；,注意：,2,.,库仑定律是基本实验规律，宏观、微观均适用；,3,.,库仑力,遵守叠加原理：,小结,、,库仑定律,（实验定律，适用于点电荷）,其中：,(10.1),+,+,q,1,3,q,2,q,P,3,F,2,F,1,F,F,F,？,9,一、电场,(electric field),电荷周围存在电场,(,非超距,),1.,电场的宏观表现,对放其内的任何电荷都有作用力,电场力对移动电荷作功,（电场强度）,（电势）,2.,静电场,相对于观察者静止的电荷产生的电场,是电磁场的一种特殊形式,2,静电场 电场强度,10,二、电场强度,电量为,q,的带电体在空间产生电场,描述场中各点电场,强弱,的物理量,电场强度,定义方法：,试验电荷放到场点,P,处，,试验电荷受力为,试验电荷：,1,、本身限度很小，,2,、带电量很小。,11,电场强度矢量,1.,场强的定义：,q,0,为试验电荷，其本身线度和电量足够小。,注意：,(10.1),场源电荷,源点,(1),可正可负。,单位正电荷受的静电力。,(2),与 无关，仅与场源电荷 和场点位置 有关。,（,4,）点电荷 在静电场中受的力：,（,场点,),（,场点,),(3),矢量场,一般,带电体在外场中受力,实验发现,12,三、电场强度的计算,1.,点电荷,q,的场强公式,要解决的问题是：场源点电荷,q,的场中各点电场强度。,解决的办法：根据库仑定律和场强的定义。,由库仑定律有，,首先，,将试验点电荷,q,0,放置场点,P,处,13,由库仑定律,由场强定义,由上述,两式得,(10.9),场强,的,方向就是,正电荷受力,的,方向。,大小：,场强,的,大小,=,单位正电荷受力的大小。,方向：,14,特点,:,点电荷的电场是,球对称,分布的：,说明：,(10.9),式仅适用于,点电荷。,相同处 的大小相等，方向沿矢径。,15,分立点电荷系的场强,+,+,q,1,3,q,2,q,P,3,E,2,E,1,E,E,合场强,E,？,2.,场强叠加原理,(10.7),16,例,1.,电偶极子,如图已知：,q,、,-,q,、,r,l,，,电偶极矩,求：,A,点及,B,点的场强,解,A,点：设,+q,和,-q,的场,强 分别为,和,17,对,B,点：,由对称性得,结论：,电偶极子,重要物理模型,18,讲义,P27,例,10.14,例,2.,计算电偶极子在均匀电场中所受的电场力和合力矩,已知,，,解：合力,合力矩,将上式写为矢量式,力矩总是使电矩,转向,的方向，以达到稳定状态,可见：,力矩最大；,/,力矩最小；,19,3,、,电荷连续分布的带电体的场强,取电荷元 ，,线分布,面分布,体分布,电荷,线,密度,电荷,面,密度,电荷,体,密度,由点电荷的场强公式写出,其,场强：,注意：是,矢量积分,把带电体看作是由许多个电荷元组成，然后利用场强叠加原理求解,。,电荷元,dq,在,P,处的场强,所有电荷在,P,点产生的场强为,20,电荷元,dq,在,P,处的场强,所有电荷在,P,点产生的场强为,实际应用时，应写成 的分量形式，进行标量积分,总场强,注意,：,因为是,矢量积分,21,(,已知,q,，,L,，,a,),。,1.,均匀带电细杆延长线上任一点的场强,建立坐标如图，,d,q,在,P,点的场强,：,当,a,L,时，,转化为 点电荷的场强,取电荷元：,课本,P30,习题,10.6,22,2.,均匀带电细杆的中垂线上任一点的场强,在,P,点的场强,：,建立坐标如图，,取电荷元，,讲义,P10,例,10.2,23,讨论：,(1),可视为,点电荷的场强；,(2),可视为,“,无限长,”,均匀带电直线的场强。,24,3.,均匀带电细圆环轴线上的场强（已知,q,，,R,）,解：建立坐标系,O,x,y,如图，,分析对称性：,任取电荷元,讲义,P11,例,10.3,方向,25,1,当,x,R,时,，,E,=0,讨论,2.,x,=,0,(,环心处,),，,写成矢量形式,转化为 点电荷的场强,3,.,何处,E,有最大值,？,得,:,令,E,=0,26,解,:,取细圆环电荷,.,均匀带电薄圆盘轴线上的场强,(,半径,R,，,电荷面度为,),x,R,P,沿,x,轴方向,。,由上题结果知：,d,r,r,讲义,P12,例,10.4,27,可视为点电荷的场强。,(2),可视为,“,无限大,”,均匀带电平面附近的场强。,(1),讨论：,利用多项式定理：,28,