大学物理 真空中的静电场

大学物理真空中的静电场

第三篇 电场和磁场第八章 第九章 第十章 真空中的静电场 静电场中的导体和电介质 电流与电场

第十一章 真空中稳恒电流的磁场 第十二章 磁介质中的磁场

第十三章 电磁感应第十四章 电磁场理论的基本概念

大学物理真空中的静电场

电磁学理论发展简史： 1、积累事实总结基本定律时期 1785年 库仑(法国)总结出库仑定律； 1819年 奥斯特(丹麦)发现了电流的磁效应；

1826年 安培(法国)发现了磁铁对电流的作用；1831年 法拉第(英国)发现了电磁感应现象； 1834年 法拉第发现了电解现象。 (法拉第虽然提出了电场和磁场的概念，但缺乏一 套完整的理论来指导实践)

大学物理真空中的静电场

2、总结系统理论时期1865年 麦克斯韦(英国)在前人和自己发现的 基础上，建立了一套系统且严密的电磁场理论： “麦克斯韦方程组”。它揭示了电磁场的内在联系， 并指出光是一种电磁波。 3、电子论和近代物理的建立 1895年 洛仑兹(荷兰)建立了经典的电子论； 解释了导体、电介质、磁介质中的现象。

二十世纪初建立了相对论和量子力学，构成了近 代物理学。

大学物理真空中的静电场

第八章

真空中的静电场

§8-1 电荷 库仑定律 §8-2 电场 电场强度 §8-3 电场线 电通量

§8-4 高斯定理§8-5 静电场力的功 电势

§8-6 等势面 电场强度与电势梯度的关系§8-7 带电粒子在外电场中受到的力及其运动

大学物理真空中的静电场

教学要求：

1. 掌握场强和电势概念及叠加原理，掌握场强和 电势的积分关系，了解其微分关系，能计算简 单问题的场强和电势；

2. 了解静电场高斯定理和环路定理，掌握用高斯定理计算场强的条件 和方法。

大学物理真空中的静电场

静电场：相对于观察者静止的电荷产生的电场。 本章讨论： 静电场的基本概念、静电场的性质 描述电场性质的物理量：电场强度矢量E和电势U。 电场性质的基本定理：高斯定理、场强环流定理。

大学物理真空中的静电场

§8-1一、对电荷的基本认识

电荷

库仑定律

1. 两种电荷：正电荷、负电荷。同性相斥、异性相吸。 2. 物质的电结构

3. 电荷量子化：一切物体所带电量 q 都是某一基本电量的整数倍。

e 1.60 10 19 库仑在宏观领域，电荷量子性不明显，可看作电荷连续分布。4. 电荷守恒定律：与外界没有电荷交换的系统内，正负 电荷的代数和在任何物理过程中保持 不变。

大学物理真空中的静电场

电荷守恒定律说明：物质带电现象的本质是电荷的转移。 二、真空中的库仑定律：点电荷的相互作用规律 1、点电荷(理想化模型) 点电荷：没有形状和大小的带电体。 对实际带电体，当其线度比电荷间距小很多时，可视为点 电荷。 2、库仑定律 真空中，两个静止的点电荷之间相互作用力的大小，与 它们的电量的乘积成正比，与

它们之间距离的平方成反比。 作用力的方向沿着它们的联线。同号电荷相斥，异号电荷相 吸。 q1 q 2 r 数学表述： f k

r0 q1

r

q2

f

r

2

0

r0 q1

r

f q2

大学物理真空中的静电场

注意：1. 适用于真空中的静止点电荷； 2. 在国际单位制中 k = 9 109 m2N/C2 =1/(4 0)

0 = 8.85 10 -12 C2/m2N

称为真空中的介电常数

f

q1 q 2 r0 2 4 0 r 1 f fi

3. 是基本实验规律。宏观、微观均适用；

4. 库仑力可以叠加， i 实验证明：两个电荷间的作用力不因第三个电荷存在 而改变，不管系统中有多少电荷，每对电荷之间的作用 力都能用库仑定律计算，而某个电荷所受电场力就等于 各力的叠加。

大学物理真空中的静电场

§8-2一、电场 历史上两种观点

静电场

电场强度

(1)“ 超距作用”观点 直接作用 电荷之间的相互作用是直接传 电荷 电荷 递的，不需要传递时间。 (2) “法拉第场论”观点 电荷之间的相互作用是通过电 电荷 电场 电荷 荷在其周围产生的场来实现的， 而且传递速度是有限的，以光速 C = 3 108 m/s 传递。 电场：带电体周围存在的一种特殊物质。 静电场：相对于观察者是静止的电荷周围存在的电场， 是电磁场的一种特殊形式。

大学物理真空中的静电场

电场的基本性质1) 对放在电场内的任何电荷都有作用力；(力的表现) 2) 电场力对移动电荷作功。 (功的表现)

二、电场强度：定量描述电场性质的物理量 (1)试验电荷： a、它所带的电量足够小；(放入电场中对电场无影响) b、它的线度足够小。 (放入电场中有确定的位置) (2)电场强度 实验表明： 场中不同点，同一电荷受力不同； 场中同一点，不同电荷受力不同。 在 P 点放置 q0 2q0 3q0 - - - - - - -

F 2F 3F 而 确定的量 q0 2q0 3q0

受电场力

F

2F

3F

-----

P

大学物理真空中的静电场

1.电场强度是描述电场中各点电场强弱的物理量

F 定义： E q0

其中：q0为试验电荷。电量要充分地小，线度足够小。 2. 注意 1) E E ( r ) E ( x , y, z ) 是矢量场，位置的函数 2) 量纲：在国际单位制中 [ E …… 此处隐藏：1005字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……