《庫侖定律電場強(qiáng)度》PPT課件.ppt

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教材：物理學(xué)教程馬文蔚等參考書:【普通物理學(xué)】，程守洙江之永主編，高教五版【物理學(xué)】，馬文蔚改編，高教版四版【大學(xué)物理學(xué)】，趙近芳，北京郵電大學(xué)版,大學(xué)物理(2011-2012學(xué)年第一學(xué)期),電磁學(xué),強(qiáng)電:電能是應(yīng)用最廣泛的能源；弱電:電磁波的傳播實(shí)現(xiàn)了信息傳遞；交叉:電磁學(xué)與工程技術(shù)各個領(lǐng)域有密切的聯(lián)系；機(jī)理:電磁學(xué)的研究在理論方面十分重要。,電磁學(xué),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(jì)中葉）,赫茲在實(shí)驗(yàn)中證實(shí)電磁波的存在，光是電磁波.,技術(shù)上的重要意義：發(fā)電機(jī)、電動機(jī)、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(qiáng)、電勢；一個實(shí)驗(yàn)規(guī)律：庫侖定律；兩個定理：高斯定理、環(huán)流定理,本章要點(diǎn),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(qiáng)子的夸克模型具有分?jǐn)?shù)電荷（或元電荷）但實(shí)驗(yàn)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(qiáng)度的論文，所提出的計(jì)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(dāng)時法國科學(xué)院懸賞征求改良航海指南針中的磁針問題。庫侖認(rèn)為磁針支架在軸上，必然會帶來摩擦，提出用細(xì)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(dǎo)致他發(fā)明扭秤。1779年對摩擦力進(jìn)行分析，提出有關(guān)潤滑劑的科學(xué)理論。還設(shè)計(jì)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(dǎo)出著名的庫侖定律。,庫侖——法國工程師、物理學(xué)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(xué)校。離開學(xué)校后，進(jìn)入皇家軍事工程隊(duì)當(dāng)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(xué)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(diǎn)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(shí)驗(yàn)證實(shí)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(shí)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(qiáng),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(qiáng)度,,,六電場強(qiáng)度,單位：或,電場中某點(diǎn)處的電場強(qiáng)度等于位于該點(diǎn)處的單位試驗(yàn)電荷所受的力，其方向?yàn)檎姾墒芰Φ姆较?,電荷在電場中受力,（試驗(yàn)電荷為點(diǎn)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(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)為。將一點(diǎn)電荷q>0引入P點(diǎn)，測得q實(shí)際受力與q之比為，是大于、小于、還是等于P點(diǎn)的,,七點(diǎn)電荷的電場強(qiáng)度,,,,,,,問,,八電場強(qiáng)度的疊加原理,,由力的疊加原理得所受合力,點(diǎn)電荷對的作用力,故處總電場強(qiáng)度,電場強(qiáng)度的疊加原理,電荷連續(xù)分布情況,電荷體密度,,,點(diǎn)處電場強(qiáng)度,,,電荷面密度,,電荷線密度,,1.點(diǎn)電荷的電場的計(jì)算,九、電場強(qiáng)度的計(jì)算,2.點(diǎn)電荷系的電場的計(jì)算,設(shè)真空中有n個點(diǎn)電荷q1,q2,…qn，則P點(diǎn)場強(qiáng),場強(qiáng)在坐標(biāo)軸上的投影,電偶極矩（電矩）,,例1電偶極子的電場強(qiáng)度,,電偶極子的軸,（1）電偶極子軸線延長線上一點(diǎn)的電場強(qiáng)度,,,（2）電偶極子軸線的中垂線上一點(diǎn)的電場強(qiáng)度,,,根據(jù)對稱性可知,結(jié)論,3.連續(xù)帶電體的電場的計(jì)算（積分法）,電荷元表達(dá)式,體電荷,面電荷,線電荷,思路,,,,,,由對稱性有,,（1）,（點(diǎn)電荷電場強(qiáng)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(diǎn)電荷電場強(qiáng)度）,,,例5．兩塊無限大均勻帶電平面，已知電荷面密度為??，計(jì)算場強(qiáng)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(qiáng)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(dá)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(qiáng)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(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)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(xí)一,