《庫侖定律電場強度》PPT課件.ppt

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教材：物理學教程馬文蔚等參考書:【普通物理學】，程守洙江之永主編，高教五版【物理學】，馬文蔚改編，高教版四版【大學物理學】，趙近芳，北京郵電大學版,大學物理(2011-2012學年第一學期),電磁學,強電:電能是應(yīng)用最廣泛的能源；弱電:電磁波的傳播實現(xiàn)了信息傳遞；交叉:電磁學與工程技術(shù)各個領(lǐng)域有密切的聯(lián)系；機理:電磁學的研究在理論方面十分重要。,電磁學,法拉第的電磁感應(yīng)定律：電磁一體,麥克斯韋電磁場統(tǒng)一理論（19世紀中葉）,赫茲在實驗中證實電磁波的存在，光是電磁波.,技術(shù)上的重要意義：發(fā)電機、電動機、無線電技術(shù)等.,奧斯特的發(fā)現(xiàn)：電流的磁效應(yīng).安培發(fā)現(xiàn)：電流與電流間的相互作用規(guī)律.,靜電場----相對于觀察者靜止的電荷產(chǎn)生的電場，并非“平安無事”?。o電跳球）兩個物理量：場強、電勢；一個實驗規(guī)律：庫侖定律；兩個定理：高斯定理、環(huán)流定理,本章要點,波斯頓科技館靜電演示廳,一電荷的量子化,二電荷守恒定律,在孤立系統(tǒng)中,電荷的代數(shù)和保持不變.,強子的夸克模型具有分數(shù)電荷（或元電荷）但實驗上尚未直接證明.,（自然界的基本守恒定律之一）,1773年發(fā)表有關(guān)材料強度的論文，所提出的計算物體上應(yīng)力和應(yīng)變分布情況的方法沿用到現(xiàn)在，是結(jié)構(gòu)工程的理論基礎(chǔ)。1777年開始研究靜電和磁力問題。當時法國科學院懸賞征求改良航海指南針中的磁針問題。庫侖認為磁針支架在軸上，必然會帶來摩擦，提出用細頭發(fā)絲或絲線懸掛磁針。研究中發(fā)現(xiàn)線扭轉(zhuǎn)時的扭力和針轉(zhuǎn)過的角度成比例關(guān)系，從而可利用這種裝置測出靜電力和磁力的大小，這導致他發(fā)明扭秤。1779年對摩擦力進行分析，提出有關(guān)潤滑劑的科學理論。還設(shè)計出水下作業(yè)法，類似現(xiàn)代的沉箱。1785-1789年，用扭秤測量靜電力和磁力，導出著名的庫侖定律。,庫侖——法國工程師、物理學家。1736年6月14日生于法國昂古萊姆。1806年8月23日在巴黎逝世。,早年就讀于美西也爾工程學校。離開學校后，進入皇家軍事工程隊當工程師。法國大革命時期，庫侖辭去一切職務(wù)，到布盧瓦致力于科學研究。法皇執(zhí)政統(tǒng)治期間，回到巴黎成為新建的研究院成員。,,,三點電荷模型,四庫侖定律,,,：真空電容率,庫侖力遵守牛頓第三定律,：q1指向q2的單位矢量,庫侖定律,五靜電場,實驗證實了兩靜止電荷間存在相互作用的靜電力，但其相互作用是怎樣實現(xiàn)的？,場是一種特殊形態(tài)的物質(zhì),電場,疊加性,研究方法：,能法—引入電勢u,力法—引入場強,對外表現(xiàn)：,a.對電荷（帶電體）施加作用力b.電場力對電荷（帶電體）作功,電場強度,,,六電場強度,單位：或,電場中某點處的電場強度等于位于該點處的單位試驗電荷所受的力，其方向為正電荷受力的方向.,電荷在電場中受力,（試驗電荷為點電荷、且足夠小,故對原電場幾乎無影響）,1.由是否能說，與成正比，與成反比？,,,討論,2.一總電量為Q>0的金屬球，在它附近P點產(chǎn)生的場強為。將一點電荷q>0引入P點，測得q實際受力與q之比為，是大于、小于、還是等于P點的,,七點電荷的電場強度,,,,,,,問,,八電場強度的疊加原理,,由力的疊加原理得所受合力,點電荷對的作用力,故處總電場強度,電場強度的疊加原理,電荷連續(xù)分布情況,電荷體密度,,,點處電場強度,,,電荷面密度,,電荷線密度,,1.點電荷的電場的計算,九、電場強度的計算,2.點電荷系的電場的計算,設(shè)真空中有n個點電荷q1,q2,…qn，則P點場強,場強在坐標軸上的投影,電偶極矩（電矩）,,例1電偶極子的電場強度,,電偶極子的軸,（1）電偶極子軸線延長線上一點的電場強度,,,（2）電偶極子軸線的中垂線上一點的電場強度,,,根據(jù)對稱性可知,結(jié)論,3.連續(xù)帶電體的電場的計算（積分法）,電荷元表達式,體電荷,面電荷,線電荷,思路,,,,,,由對稱性有,,（1）,（點電荷電場強度）,（2）,（3）,電荷元dq產(chǎn)生的電場,根據(jù)對稱性,例3,,,,,,,,,,,,求均勻帶電半圓環(huán)圓心處的，已知R、,,,,,解由例2,（點電荷電場強度）,,,例5．兩塊無限大均勻帶電平面，已知電荷面密度為??，計算場強分布。,兩板之間：,兩板之外：E=0,六．帶電體在外電場中所受的力,課堂討論：如圖已知?q、d、S,求兩板間的所用力,解：由場強疊加原理,,解：合力,合力矩,將上式寫為矢量式,力矩總是使電矩轉(zhuǎn)向的方向，以達到穩(wěn)定狀態(tài)。,可見：力矩最大；力矩最小。,例7.一均勻帶電球面，電荷面密度為，球面內(nèi)電場強度處處為零，球面上面元dS帶有dS的電荷，該電荷在球面內(nèi)各點產(chǎn)生的電場強度［］(A)處處為零．(B)不一定都為零．(C)處處不為零(D)無法判定．,答案：C,作業(yè),9.6靜電場練習一,