《大学物理》课程PPT教学课件：第八章 静电场和稳恒电场（辽宁工程技术大学）

物理电字 作者张永义

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本学期讲授内容 电磁学 二波动光学 三量子论 上课做笔记,作业本统 共时学时一章收一次作业,习题课 作笔记

2 本学期讲授内容 一 电磁学 二 波动光学 三 量子论 共64学时 上课做笔记,作业本统一 一章收一次作业,习题课 作笔记

静电场和 狼恒电场

3 第八章 静电场和 稳恒电场

电场强度

4 第一节 电场 电场强度

电场 (1)超距作用电荷q1 电荷q2 1。两种观点 (2)法拉第新观点电荷q电场()电荷q2 任何电荷都在自已周围的空间激发电场 相对于观察者静止的电荷所激发的电场□→静电场」 2。静电场的性质 (1)电场对引入电场中的带电体有电场力的作用 (2)带电体在电场中移动时,电场力将对带电体作功, 说明电场具有能量 (3)电场对引入电场中的导体、电介质分别产生静电感 应和极化现象

5 一、 电 场 1。两种观点 (1) 超 距 作 用 (2) 法拉第新观点 电荷q1 电荷q2 电荷q1 电场（2） （1） 电荷q2 相对于观察者静止的电荷所激发的电场 静电场 （3）电场对引入电场中的导体、电介质分别产生静电感 应和极化现象 2。 静电场的性质 （1）电场对引入电场中的带电体有电场力的作用 （2）带电体在电场中移动时，电场力将对带电体作功， 说明电场具有能量 任何电荷都在自已周围的空间激发电场

库仑定律 1785年库仑总结出两个点电荷之间的作用规律 库仑tC.A. Coulomb 17361806) 化当能

6 二、库仑定律 1785年库仑总结出两个点电荷之间的作用规律

库仑—法国工程师、物理学家。1736年6月14日生于法国 昂古莱姆。1806年8月23日在巴黎逝世。 早年就读于美西也尔工程学校。离开学校后,进入皇家军事 工程队当工程师。法国大革命时期,库仑辞去一切职务,到布 卢瓦致力于科学研究。法皇执政统治期间,回到巴黎成为新建 的研究院成员。 1773年发表有关材料强度的论文,所提出的计算物体上应力 和应变分布情况的方法沿用到现在,是结构工程的理论基础。 1777年开始研究静电和磁力问题。当时法国科学院悬赏征求改 良航海指南针中的磁针问题。库仑认为磁针支架在轴上,必然 会带来摩擦,提出用细头发丝或丝线悬挂磁针。研究中发现线 扭转时的扭力和针转过的角度成比例关系,从而可利用这种装 置测出静电力和磁力的大小,这导致他发明扭秤。1779年对摩 擦力进行分析,提出有关润滑剂的科学理论。还设计出水下作 业法,类似现代的沉箱。1785-1789年,用扭秤测量静电力和 磁力,导出著名的库仑定律

7 1773年发表有关材料强度的论文，所提出的计算物体上应力 和应变分布情况的方法沿用到现在，是结构工程的理论基础。 1777年开始研究静电和磁力问题。当时法国科学院悬赏征求改 良航海指南针中的磁针问题。库仑认为磁针支架在轴上，必然 会带来摩擦，提出用细头发丝或丝线悬挂磁针。研究中发现线 扭转时的扭力和针转过的角度成比例关系，从而可利用这种装 置测出静电力和磁力的大小，这导致他发明扭秤。1779年对摩 擦力进行分析，提出有关润滑剂的科学理论。还设计出水下作 业法，类似现代的沉箱。1785-1789年，用扭秤测量静电力和 磁力，导出著名的库仑定律。 库仑——法国工程师、物理学家。1736年6月14 日生于法国 昂古莱姆。1806年8月23日在巴黎逝世。 早年就读于美西也尔工程学校。离开学校后，进入皇家军事 工程队当工程师。法国大革命时期，库仑辞去一切职务，到布 卢瓦致力于科学研究。法皇执政统治期间，回到巴黎成为新建 的研究院成员

1。点电荷 带电体本身的几何线度比起它J12q 21 0 到其它带电体的距离小的多 2。库仑定律 21 f=k12 1q1q2 2 47e q1 92 1q1q2 f2=-f12=k 2 4兀E。P2° k的取国际单位制k=9×10N·m2·C2 真空 有理化单位制k=1 tE 介电 n=4mk=8.5×10C·Nm2 常数En=

8 1。点电荷 带电体本身的几何线度比起它 到其它带电体的距离小的多 2。 库仑定律 q1 q2 f  21 f  12 f  21 12 f f   = − 9 2 2 9 10 N m C − k =  • • 1 2 2 -1 -2 0 8.85 10 C N m 4 1 =  • •   = − k r  0 r  12 f  21 f  2 1 2 r q q k 2 0 1 2 r r q q k  = k的取值 国 际 单 位 制 有理化单位制 0 4 1   真空 k = 介电 常数 2 0 1 2 4 0 1 r r q q    = 2 1 2 4 0 1 r q q   =

3。电力迭加原理 两个以上的点电荷对一个点电 g1 F. 2 荷的作用力等于各个点电荷单独存 在时对该电荷的作用力的矢量和 q0 F=F1+F2+…+F 三、电场强度(场强) O F 1。试验电荷(q>0) (1)q0的电量足够小,以致把q0放入电场后,在实验精度 内,不会影响原有电场的分布 (2)q的线度足够小,以致可以视为点电荷

9 两个以上的点电荷对一个点电 荷的作用力等于各个点电荷单独存 在时对该电荷的作用力的矢量和 F F F Fi      = 1 + 2 + + 3。 电力迭加原理 q1 q2 qi q0 F1 F2   Fi  (1) q0 的电量足够小，以致把q0 放入电场后，在实验精度 内，不会影响原有电场的分布 三、电场强度（场强） 1。 试验电荷（q0>0） (2) q0的线度足够小，以致可以视为点电荷

2。场强的定义式 E qo f 大小:E= +=恒矢量E 若q=1则E=f+Q + 方向:正电荷受力方向 + go 电场强度与检验电荷无关,只与场源电 荷和场点位置有关。 =恒矢量E, 3。电场力计算公式 (a)任取电荷元q (1)点电荷: q (b)可f=dqE (2)任意带电体: (c)f=∫df (3)带电体与带电体间相互作用力: 指一个带电体在另外一个带电体所产生的电场中所受的作用力

10 2。 场强的定义式 q0 f E   = 2 0 E q f b   = 恒矢量 1 0 E q f a   = 恒矢量 b f  a f  + + + + + + + + + + + Q q0 a q0 b 1 若q0 = 大小： q0 f E = 则E = f 方向：正电荷受力方向 电场强度与检验电荷无关，只与场源电 荷和场点位置有关。 指一个带电体在另外一个带电体所产生的电场中所受的作用力 f qE   = (a)任取电荷元dq 3。 电场力计算公式 （1）点电荷： （2）任意带电体： （3）带电体与带电体间相互作用力： b df dqE   ( ) = c f d f   =  ( )