广东工业大学：《大学物理》课程教学课件（讲稿）第五篇 电磁学 第11章 真空中的静电场（库仑定律、电场、电场强度、电场强度的计算）

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第11章 真空中的静电场 大学物理A教案 第五篇 电磁学 第11章 真空中的静电场

广东工业大学第11章真空中的静电场大学物理A教素euanadongUniversityofTechnology(1)静电场主要内容：库仑定律电场电场强度电场强度的计算

第11章 真空中的静电场 大学物理A教案 静电场(1) 库仑定律 主要内容： 电场 电场强度 电场强度的计算

广东工业大学第11章真空中的静电场大学物理A教素uanadongUniversity ofTechnoloay电磁学石研究电磁现象及其规律的科学。公元前600年前，希腊哲学家赛列斯发现琥珀摩擦可以吸引轻小物体。东汉时期的王充《论衡》有“顿牟芥，磁石引针”的记载这里的顿牟即指，意思是经过摩擦的可以吸引芥籽或细小的物体。1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，使电磁学的研究从电磁分离跃至电磁相互联系的研究状态。*两个里程碑一1）1831年法拉第发现电磁感应现象，证实了电与磁的统一性。法拉第引入场的概念和力线的图像，把人们的认识从超距作用中解脱出来，建立了近距作用概念

第11章 真空中的静电场 大学物理A教案 公元前600年前，希腊哲学家赛列斯发现琥珀摩擦可以吸引 轻小物体。 东汉时期的王充《论衡》有“顿牟掇芥，磁石引针”的记载 1820年，丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应，使电磁 学的研究从电磁分离跃至电磁相互联系的研究状态。 * 两个里程碑 I 1）1831年法拉第发现电磁感应 现象，证实了电与磁的统一性。 这里的顿牟即指玳瑁，意思是经过摩擦的玳瑁可以吸引芥籽 或细小的物体。 法拉第引入场的概念和力线的图像，把 人们的认识从超距作用中解脱出来，建 立了近距作用概念。 电磁学 —— 研究电磁现象及其规律的科学

广李工业大学第11章真空中的静电场大学物理A教素auandongUpiversityiofTechnoliogy2）Maxwell方程组的建立法拉第，M.麦克斯韦，J.C.麦克斯韦从理论上总结了法拉第的物理思想，用一套方程组概括实验上发现的电磁规律，建立了电磁场理论，预言了光的电磁本性。相对论的问世，又将电磁学的研究推向了一个新高潮

第11章 真空中的静电场 大学物理A教案 麦克斯韦从理论上总结了法拉第的物理思想，用一套方 程组概括实验上发现的电磁规律，建立了电磁场理论，预言 了光的电磁本性。相对论的问世，又将电磁学的研究推向了 一个新高潮。 2）Maxwell方程组的建立

广李工业大学第11章真空中的静电场大学物理A教素suangdongUniversityofTechnology811.1电场电场强度1.电荷及其性质*物体带电-物体具有吸引轻小物体的性质。物体之所以能带电是因为物质具有电结构物体失去或得到电子时，物体便带电。*摩擦起电：*两种电荷：正电荷负电荷电荷之间的相互作用同性相斥异性相吸物体带的电荷量简称电量，一般用或Q表示，单位为库仑，符号为C

第11章 真空中的静电场 大学物理A教案 * 物体带电 —— 物体具有吸引轻小 物体的性质。 * 两种电荷： + + * 摩擦起电： 物体之所以能带电是因为物质具有电结构 物体失去或得到电子时，物体便带电。 正电荷 负电荷 电荷之间的相互作用 同性相斥 异性相吸 物体带的电荷量简称电量，一般用 q 或 Q 表示，单位为 库 仑，符号为C。 §11.1 电场 电场强度 1.电荷及其性质

广东工业大学第11章真空中的静电场大学物理A教素uangdongUpiyersityofTechnology*电荷守恒定律电荷不能创生，也不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体；或从物体的一部分移到另一部分，总电荷不变。装电荷量子化物体带的电量9不能连续取值，只能是某基本电量（电子电量e）的整数倍。n =1, 2, 3, ...q= neel =1.6×10-19c*电荷具有运动不变性

第11章 真空中的静电场 大学物理A教案 * 电荷具有运动不变性 电荷不能创生,也不能消灭,只能从一个物 体转移到另一个物体; 或从物体的一部分移 到另一部分,总电荷不变。 物体带的电量 q 不能连续取值，只能是某基本电量 （电子电量 e ）的整数倍。 * 电荷量子化 19 e 1.6 10− =  C * 电荷守恒定律 q ne n = = 1, 2, 3

广东工业大学第11章真空中的静电场大学物理A教素uanadongUniversity ofTechnoloay2.库仑定律实际带电体的理想化模型，具有带电体的全部点电荷电量，但无形状和大小。2)库仑定律真空中两点电荷之间的相互作用力大小91929192FαF=kFAk = 9.0×10° N·m2.C-212作用力的方向：91.92同号，与同方向（斤q1力），91,92异号，与反方向(引力)

第11章 真空中的静电场 大学物理A教案 F  q1 r q2  2 1 2 r q q F  2) 库仑定律 1) 点电荷 实际带电体的理想化模型，具有带电体的全部 电量，但无形状和大小。 真空中两点电荷之间的相互作用力大小 2 1 2 r q q F = k 9 2 2 9.0 10 N m C − k =    作用力的方向： 2.库仑定律 同号, 与 同方向（斥 力）， 异号, 与 反 方向(引力)。 1 2 q ,q 1 2 q ,q F  r  F  r 

广东工业大学第11章真空中的静电场大学物理A教素suangdongUniversityofTechnologyL电磁学中常用另一常数 8取代 k6.称为真空中的介电常数，或真空电容率928.85×10-12一804元k41(C2 .N-1 .m-2)1q192q192F=F=314元4元%VV注意：库仑定律只适用于点电荷；库仑力满足矢量叠加原理

第11章 真空中的静电场 大学物理A教案 F  q1 r q2  r r q q F   3 1 2 4 0 1   = 电磁学中常用另一常数 取代 k 0  称为真空中的介电常数，或真 空电容率。 0  1 2 0 8 85 10 4 1 − = = .   k  2 1 2 (C N m ) − −   2 1 2 4 0 1 r q q F   = 注意： 库仑定律只适用于点电荷； 库仑力满足矢量叠加原理

广东工业大学第11章真空中的静电场大学物理A教素uangdongUpiyersityofTechnology3.电场电场强度电场D(Electricfield)近代物理证明：电场是一种物质。它具有能量、动量和质量。电荷之间的相互作用通过电场进行电荷1电荷2I电场电场对外的表现力的表现：电场对置于其中的电荷有力的作用功的表现：在电场中移动电荷，电场力作功

第11章 真空中的静电场 大学物理A教案 电荷1 电场对外的表现 电荷2 力的表现： 3. 电场 电场强度 近代物理证明：电场是一种物质。它具有能量、动量和质 量。 电荷之间的相互作用通过电场进行 电场 电场对置于其中的电荷有力的作用； 功的表现： 在电场中移动电荷，电场力作功。 1) 电场 ( Electric field )

广李工业大学第11章真空中的静电场大学物理A教素suangdongUniversityotTechnology2）电场强度定义P点的电场，引入试验电荷9于P点电场试验电荷的条件：Eqo#线度很小；带电量很小P5q在P点受电场的作用力与9oF / q与q无关。、但比值的电量成正比，电场中某点的电场强度等于单位正电荷在F该点受的电场力。E=二E是一个矢量，方向为正电荷在该点的受qo力方向。E的单位：N/C或V/mF=qE点电荷在电场中受到的电场力

第11章 真空中的静电场 大学物理A教案 2) 电场强度 q0 F E   = Ep  电场 q0 P 定义 P 点的电场，引入试验电荷 q0 于P 点 在 P点受电场的作用力与 的电量成正比, 但比值 与 无关。 q0 F /q0 q0  q0 电场中某点的电场强度等于单位正电荷在 该点受的电场力。 是一个矢量, 方向为正电荷在该点的受 力方向。 E 试验电荷的条件： ① 线度很小；② 带电量很小 E 的单位： N / C V / m 或 点电荷在电场中受到的电场力 F qE   =