大学物理静电场电场强度.ppt

1,6.2 电场 电场强度,一、电场,1.电荷之间的相互作用是通过电场传递的,或者说电荷周围存在有电场,引入该电场的任何带电体,都受到电场的作用力,这就是所谓的近距作用。,电荷,电场,电荷,2.电场的物质性,a.对电场中的带电体施以力的作用。,(表明电场具有动量),2,b.当带电体在电场中移动时,电场力作功。,c.变化的电场以光速在空间传播。,电场具有动量、质量和能量、以有限的速度传播，体现了它的物质性。,3.电场与实物之间的不同在于它具有叠加性。,空间同一位置可以同时存在几种不同的场，但不能同时存在几种实物物质。,(表明电场具有能量),(以有限的速度传播),3,二、电场强度,2.将正检验电荷 q0 放在电场中的不同位置,受到的电场力的值和方向均不同,但对某一点而言，力与电荷之比为一不变的矢量。,1.检验电荷 q0,带电量足够小;,点电荷(尺寸小)。,4,单位正电荷在电场中某点所受到的电场力。,定义电场强度,电场中某点的电场强度的大小等于单位电荷在该点受力的大小，其方向为正电荷在该点受力的方向。,物理意义,5,2.电场强度与检验电荷无关,反映电场本身的性质。,单位:,N/C(SI),1.电场强度是描述电场的力的性质的物理量。,3.电场是一个矢量场。,4.电荷在场中受到的力：,6,几种带电体的电场,7,三、电场强度叠加原理,1.点电荷的电场强度,正电荷,负电荷,8,2.电场场强的叠加原理,点电荷系,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。,9,3.任意带电体（连续带电体）的场强,将带电体分成很多元电荷 dq,求出它在任意场点 p 的场强,对场源求积分,可得总场强,带电体电荷分为线分布、面分布和体分布。,10,体电荷分布带电体的场强,面电荷分布带电体的场强,线电荷分布带电体的场强,电荷的体密度,电荷的面密度,电荷的线密度,11,例1、求电偶极子的电场,两个等量异号电荷 q 和 q,相距为 l(相对于所求场点很小),称为电偶极子。,(1)延长线上A点的场强,方向沿 x 轴正向。,12,因为 x l，有,13,电偶极子延长线上一点的场强与电偶极子电矩的二倍成正比,与该点离中心距离的三次方成反比,方向与电矩方向相同。,定义电偶极矩(电矩),方向由-q 指向+q。,或,14,(2)在中垂线上距离中心较远处一点的场强,15,场强与电矩成正比,与该点离中心的距离的三次方成反比,方向与电矩方向相反。,16,例2、电偶极子在均匀电场中受到的力偶矩。,解 在匀强电场中电偶极子的电荷受力,相对于O点的力矩大小：,或,17,(电偶极子处于稳定平衡）,（电偶极子处于非稳定平衡）,18,分析：在圆环不同位置区取不同电荷元时，在P点产生的电场方向不同，但显然电荷分布具有对称性。,例3、如图所示，一均匀带电细圆环，半径为，所带总电量为(设），求圆环轴线上任一点的场强。,所以，由对称性,当dq 位置发生变化时，它所激发的电场矢量构成了一个圆锥面。,由对称性,解：,5-2 电场 电场强度,21,(1)当 x=0时，即在圆环中心处,(2)若 x R，则,可以把带电圆环视为一个点电荷。,22,例4、均匀带电圆盘轴线上一点的场强。设圆盘带电量为 q,半径为R。,解 带电圆盘可看成许多同心的圆环组成,取一半径为r,宽度为dr 的细圆环带电量：,23,(1)当R x，可视为无限大平板。,+,+,+,+,+,+,+,+,电场强度垂直带电平面,24,(2),(3)补偿法,p,-,25,x,0,求在空间一点P 产生的电场强度。（P点到杆的垂直距离为a）,解,例5、长为L的均匀带电直杆，电荷线密度为+。,电荷元,a,y,26,由几何关系,27,无限长带电直线,28,例6 如图，一均匀带电的无限长直线段，电荷线密度 1,另有一均匀带电直线段,长度为l,电荷密度为 2，两线互相垂直且共面，若带电线段近端距长直导线为a。求 它们之间的相互作用力。,四、由电场强度求力,29,dq 受到的电场力,各电荷元所受力的方向相同，故,解 在 l 上取电荷元,电荷元处的场强,30,例7 一均匀带电细杆,长为 l,其电荷线密度为,在杆的延长线上到杆的一端距离为 d 的 P点处,有一电量为 q0 的点电荷。,求:1.点电荷所受电场力;2.当 d l 时,场强大小?,解:,1.取电荷元,31,方向:,2.当 d l 时,视为点电荷。,