大学物理静电场ppt课件.ppt
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1、“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。电磁相互作用及其运动规律电磁相互作用及其运动规律(electromagnetics)电磁学静电场静电场恒定磁场恒定磁场变化中的电磁场变化中的电磁场 主要特点主要特点: 研究对象不再是分离的实物研究对象不再是分离的实物, 而是连续分而是连续分布的场布的场, 用空间函数用
2、空间函数(如如 等等)描述其性质描述其性质.BUE , , “雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。第五章静电场“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。5-5-1 1 电荷电荷 库仑定律库仑定律5-1-1 5-1-1 电荷电荷带电现象:带电现象:物体经摩擦后对物体经摩擦后对轻微物体有吸引作用的现象轻微物体有吸引作用的现象。两种电荷:两种电荷: 硬
3、橡胶棒与毛皮摩擦后所硬橡胶棒与毛皮摩擦后所带的电荷为带的电荷为负电荷负电荷。 玻璃棒与丝绸摩擦后所带的电荷为玻璃棒与丝绸摩擦后所带的电荷为正电荷正电荷。 电荷的基本单元就是一个电子所带电荷量的绝对值电荷的基本单元就是一个电子所带电荷量的绝对值.C10602. 119e“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。1.电荷是物质一种属性电荷是物质一种属性,是物质所带电的量,单位:,是物质所带电的量,单位:库伦库伦. .2.电荷性质电荷性质电荷有两类:正电荷、负电荷电荷有两类:正
4、电荷、负电荷. .同性相斥、异性相吸同性相斥、异性相吸. .3.3.电荷守恒定律电荷守恒定律 在一个与外界没有电荷交换的系统内,正、负在一个与外界没有电荷交换的系统内,正、负电荷的代数和在任何物理过程中始终保持不变电荷的代数和在任何物理过程中始终保持不变. .4. .电荷量子化电荷量子化 物体所带电荷量都是物体所带电荷量都是元电荷元电荷的整数倍的整数倍. 电荷的电荷的这种特性叫电荷的这种特性叫电荷的量子性量子性. 注意注意“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。5-1-
5、2 5-1-2 r2122121erqqkF 真空中两个静止的点电荷真空中两个静止的点电荷q1和和q2之间的作用力的之间的作用力的大小与这两个电荷所带电荷量的大小与这两个电荷所带电荷量的乘积乘积成正比,与它们成正比,与它们之间之间距离的平方成反比,距离的平方成反比,作用力的方向沿着这两个点作用力的方向沿着这两个点电荷的连线,电荷的连线,同号电荷相斥同号电荷相斥,异号电荷相吸异号电荷相吸. .21F12F014k1221208.85 10C Nm真空中的电容率真空中的电容率1q2q21e1221FF “雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化
6、管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。5-2 电场电场 电场强度电场强度 “雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。电荷电荷电电 场场电荷电荷1. 1. 电场:电场:任何电荷都将在自己周围的空间激发电场,任何电荷都将在自己周围的空间激发电场,电场对处于其中的任何电荷都有力(称电场力)的作电场对处于其中的任何电荷都有力(称电场力)的作用,即电荷之间的作用力是通过场来传递的用,即电荷之间的作用力是通过场来传递的. .特殊形态的物质特殊形态的物质
7、“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。2.2.电场强度电场强度: :Q0qF0rFCeq0FEq定义电场强度定义电场强度: :是从力的方面描写电场性质的物理量是从力的方面描写电场性质的物理量. .“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。电场强度:电场强度:电场中某点的电场强度的大小等于电场中某点的电场强度的大小等于单位电荷单位电荷在该点所受电场
8、力的大小,方向为在该点所受电场力的大小,方向为正正电荷电荷在该点所受力的方向在该点所受力的方向.试验电荷应满足:试验电荷应满足:(1 1)它所带电荷足够小;)它所带电荷足够小;(2 2)它的线度很小,可以视为)它的线度很小,可以视为点电荷点电荷。注意注意“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。EqF带电量为带电量为 的点电荷在电场强度为的点电荷在电场强度为 的电场中受的电场中受到的电场力到的电场力q0FEq3.3.点电荷的场强分布点电荷的场强分布EQEQq为正,为正,
9、与与 同向;同向;FEq为负,为负, 与与 反向反向. .FE2014 rQerE“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。1q2q3q0q1re1F2F3F0q由力的叠加原理得由力的叠加原理得 所受合力所受合力 iiFFiiiierqqF200 41点电荷点电荷 对对 的作用力的作用力 0qiq故故 处总电场强度处总电场强度 00iiiiFFEEqq0q2re3re“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础
10、、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 qrerqE20d 41d2. 电荷连续分布电荷连续分布20d 41dreqEEr电荷电荷体体分布分布Vqdd qdEdP电荷电荷面面分布分布Sqddlqdd 电荷电荷线线分布分布1. 点电荷系的合场强点电荷系的合场强niriiierqE120 41re为电荷分布的体密度为电荷分布的体密度为电荷分布的面密度为电荷分布的面密度为电荷分布的线密度为电荷分布的线密度电荷元的元场强:电荷元的元场强:合场强为合场强为“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联
11、网应用为重点的“群众性治安防控工程”。qql例例1: 1: 求电偶极子轴线的中垂线上一点的电场强度求电偶极子轴线的中垂线上一点的电场强度. .EEErrxyByeeerqE20 41erqE20 41222)(lyrrr2cosxEE0yE “雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。3014 qlEy30 41ypyqqlEEErrxByee 定义电偶极矩定义电偶极矩 lqpyl若若 ,22/ 2cos( / 2)lyl223/201 4 (y/4)xqlEEl的方向沿的
12、方向沿x x轴的负向。轴的负向。E“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。例例2 2:均匀带电直线长为:均匀带电直线长为2l,所带电荷量,所带电荷量q , ,求中垂线求中垂线上一点的电场强度上一点的电场强度. .xydllqdEddqdExEdyEddxEr电荷线密度电荷线密度lq2yqddrerqE20d41ddyEoyxy由场对称性由场对称性, , Ey=0 xEEd02d coslE解解: :“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综
13、治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。rxcos2/122)(yxrrxrqEl020d412lyxyx02/3220)(d422/12202lxxlE查积分表查积分表xE02若若 , (, (无限长均匀带电直线无限长均匀带电直线) )lxydllqdEddqdExEdyEddxErdyEoyxy方向沿方向沿x x轴的正向。轴的正向。“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。解解例例: : 正电荷正电荷 均匀分布在半
14、径为均匀分布在半径为 的圆环上的圆环上. .计算在环计算在环的轴线上任一点的轴线上任一点 的电场强度的电场强度. .RqPlqdd 2Rq rerlE20d 41dPoxxREdxEdl dEdr22rRx“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。cosddEEEllxrxrl204d2 300d4 Rxlr23220)( 4Rxqx由对称性有由对称性有iEEx20 4xqE 即在远离环心的地方即在远离环心的地方, ,带电环的场强可视为电带电环的场强可视为电荷全部集中在荷
15、全部集中在环心环心处所产生的场强处所产生的场强. .,Rx若若“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。P194 习题:习题:5-8作作 业业“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。1.电荷是物质一种属性,是物质所带电的量,单位:电荷是物质一种属性,是物质所带电的量,单位:库伦库伦. .2.2.两类:正电荷、负电荷两类:正电荷、负电荷. . 同性相
16、斥、异性相吸同性相斥、异性相吸. .3.3.电荷守恒电荷守恒4. .电荷量子化电荷量子化r21F12F1q2q21e1221212014 q qFer“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。电荷电荷电电 场场电荷电荷电场强度电场强度: : 是从力的方面描写电场性质的物理量是从力的方面描写电场性质的物理量. .0FEq定义电场强度定义电场强度: :特殊形态的物质特殊形态的物质2014 rQer“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化
17、为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。 qrerqE20d 41d2. 电荷连续分布电荷连续分布20d 41dreqEErqdEdP1. 点电荷系的合场强点电荷系的合场强niriiierqE120 41re合场强为合场强为“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”
18、。 电场的方向:电场的方向:曲线上每一点曲线上每一点电场线的电场线的切线切线方向;方向; 规定规定1.1.定义定义: : 为形象描绘为形象描绘静电场静电场而引入的一组空间曲线而引入的一组空间曲线. .ABAEBEEdSd 电场强度的大小电场强度的大小正比于正比于垂直垂直于于 的的单位面积单位面积的电的电场线的数目场线的数目( (电场线密度电场线密度).).EdEdS在在SISI中,场强的大小中,场强的大小E E等于电场线密度,即:等于电场线密度,即:dEdS“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重
19、点的“群众性治安防控工程”。点电荷的电场线点电荷的电场线2014 rqEer+-2 2、典型电场的电场线分布图形、典型电场的电场线分布图形“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。一对正电荷的电场线一对正电荷的电场线电偶极子的电场线电偶极子的电场线“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。带电平行板电容器的电场线带电平行板电容器的电场线+ + + +
20、 + + + + + 3.3.静电场静电场的电场线特性的电场线特性(1)(1)电场线起始于正电荷(或来自于无穷远处)电场线起始于正电荷(或来自于无穷远处), , 终终止于负电荷(或伸向于无穷远处),在没有电荷的地止于负电荷(或伸向于无穷远处),在没有电荷的地方不中断方不中断. .(2)(2)电场线不闭合电场线不闭合, , 不相交不相交. .(3)(3)电场线密集处电场强电场线密集处电场强, , 电场线稀疏处电场弱电场线稀疏处电场弱. .“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工
21、程”。 通过电场中通过电场中某一个面的某一个面的电场线数电场线数叫做通过这个面叫做通过这个面的的电场强度通量电场强度通量. .SEdSEddcosdSEsSEdcosdddE S d02d02d02ESddSdne“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。(1 1)通过均匀电场一平面的电通量)通过均匀电场一平面的电通量ESSEEScosEnSSSESEdcosd(2)闭合曲面的电场强度通量)闭合曲面的电场强度通量闭合曲面闭合曲面法向正向法向正向规定规定自内向外自内向外,因
22、此,因此穿入的电通量为负,穿出的电通量为正穿入的电通量为负,穿出的电通量为正. .EnSnn“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。: :空间有点电荷空间有点电荷q , q , 求下列情况下穿过曲面的电求下列情况下穿过曲面的电通量通量. .(1) (1) 曲面以电荷为中心的球面曲面以电荷为中心的球面(2) (2) 曲面包围电荷任意封闭曲面曲面包围电荷任意封闭曲面(3) (3) 曲面不包围电荷任意封闭曲面曲面不包围电荷任意封闭曲面“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区
23、)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。20 4RqE SSEde0q20d4 eSqS R Sd+R结果与结果与R R无关无关0eq0:0eq0:0eq (1) (1) 曲面为以电荷为中心的球面曲面为以电荷为中心的球面0“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。SqSEqSES0qesse0:0eq0:0eqS qE0 seseSEd=外在内在SqSqq00(2) 曲面包围电荷的任意封闭
24、曲面曲面包围电荷的任意封闭曲面(3) 曲面不包围电荷任意封闭曲面曲面不包围电荷任意封闭曲面“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。:空间有点电荷空间有点电荷q q1 1, ,q q2 2,q qn n , , 穿过空间任意穿过空间任意封闭曲面封闭曲面S S的电通量的电通量. .1q2qnqS曲面上各点处电场强度:曲面上各点处电场强度:nEEEE21包括包括S S内、内、S S外外, , 所有电荷的贡献所有电荷的贡献. .穿过穿过S S面的电通量:面的电通量:seSEds
25、nSEEEd)(21sSEd1sSEd2+00201nqqqniiq101内“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控工程”。niiSqSE101d 在真空中在真空中, , 通过任一通过任一闭合闭合曲面的电场强度通量曲面的电场强度通量, ,等于该曲面所包围的所有电荷的代数和除以等于该曲面所包围的所有电荷的代数和除以 . .0“雪亮工程是以区(县)、乡(镇)、村(社区)三级综治中心为指挥平台、以综治信息化为支撑、以网格化管理为基础、以公共安全视频监控联网应用为重点的“群众性治安防控
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