《高三物理竞赛课件电荷和电场强度课件共33张.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高三物理竞赛课件电荷和电场强度课件共33张.pptx（33页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、前言：,电磁学-研究电磁现象及其规律的科学。,1）电磁现象是很早发现的现象,公元前600年前，希腊哲学家赛列斯发现琥珀磨擦可以吸引轻小物体。,1820年奥斯特发现电流的磁效应-改变将电现象与磁现象分别研究的情况。,解释和推断一切电磁现象，电磁学成为一门完整的科学。预言了光的电磁本性。相对论的问世，又将电磁学推向了一个新高潮。,2）两个里程碑,3）发展方向：,在工程上怎样利用Maxwell进一步解决各种实际问题。,在理论上则是怎把电磁理论作为更普遍的理论的特例加以推广并应包括引力理论和量子场论。,基本概念：电场强度、电势基本规律：场强叠加原理、高斯定理、场强环路定律、 场强与电势的关系重点：电场
2、强度、电势的计算难点：用微积分处理电场问题的条件、方法,1、电荷及其性质,（1）、电荷： 摩擦起电、有正负之分、检验、产生的原因 表示电荷量：Q或q 单位：库仑（C）,物体带电的过程，就是打破电中和状态的过程。即能量转化的过程。,（4）、电荷守恒定律 某个系统若与外界无电荷交换，则无论系统发生怎样 的物理、化学变化，此系统电荷的代数和总是保持不 变。,（5）、电荷的运动不变性（或相对论不变性） 实验证明，一个电荷的电量与它的运动状态无关。,2、库仑定律,（1）、点电荷 :当带电体的线度与它到其它带电体之间距离或到研究点之间的距离足够 小(dr),因而可忽略其大小,将电荷看成集中于一点的带电体.
3、,注意:1)点电荷的概念具有相对性;,2)不能看成点电荷的带电体可看 成无穷多个点电荷的集合.,（2）、真空中的库仑定律,大小：,方向：同性相斥，异性相吸。,库仑定律的矢量表示：, 为代数量,为从施力电荷指向受力电荷的单位矢, 比例常数k=9109牛顿米2/库仑2= 9109米/法,令:,(真空中的介电系数),有理化形式的库仑定律:,注意:,A)库仑定律的适应条件：,真空(空气也可);,点电荷;,B)库仑力满足矢量叠加 原理,1、电场,场：具有物质的属性（例如，能量、动量） 可脱离场源存在 可叠加性,电荷,电荷,电场,相同,不同点:,不相同,注：电场与检验电荷无关 电场是一种物质 由场强定义可
4、求电荷所受电场力,（1）、点电荷 的场强,（2）、点电荷系的场强,空间某点的场强等于各点电荷单独存在时在该点产生场强的矢量和,（3）、场强叠加原理,a,推广：空间某点的场强等于各连续带电体单独存在时在该点产生场强的矢量和,（4）、连续带电体的场强,在带电体上取一微元dq其在任一点产生的场强：,整个带电体产生的场强：,小结：计算电场强度 的步骤（微元法）1、取合适坐标系，取微元dq，写出,，并标出方向,2、写出分量3、对称性分析可简化计算4、积分求出,5、,例1：求电偶极子中垂线上任一点的电场强度。（相隔一定距离的等量异号点电荷，当点电荷间距离远远小于所讨论的场点的距离时，此系统称为电偶极子。）
5、,解：设q和q到偶极子中垂线上任一点p处的位置矢量分别为 、且 ，则q、q在p点的场强分别为：,如果用r表示电偶极子中心到p点的距离，则：,注：由,可得上述结果，其中,反映电偶极子本身的特征，称电偶极子的电矩（电偶极矩）,例2：如果限于考虑离带电棒的距离比棒的截面尺寸大得多的地方的场强，则带电棒可视为一带电直线。今设一均匀带电直线，长为L，线密度为 ，求带电直线中垂线上一点的场强。,解：建立如图坐标系。在带电直线上任取一长为dl的电荷元，电量为 ，则dq在p点产生的场强 矢量可分解为 。由对称性分析知，全部电荷在,P点的场强沿Y轴方向分量之和为零。所以总场强方向沿X轴：,统一变量,将,代入，得
6、：,方向：垂直于直线指向远离直线一方（ ）,例3：一均匀带电细圆环，半径为R，总电量为q(q0),求圆环轴线上任一点的场强。,由圆环电荷分布的轴对称性，可知，所有电荷的 分矢量之和为零。所以p点场强沿轴线方向，且,解：任取一微元 ，电量为dq,在p点的场强为 。设p点距dq距离为r，而op=x； 的分量 和 分别平行和垂直于圆环的轴线。,方向沿轴线指向远处,若,则,相当于点电荷,习题课,例1：计算电偶极子在均匀电场中所受力矩。,解：正负电荷受力分别为：,合力为：,合力矩：,力矩的作用是使电偶极子转向电场的方向。,例2:一均匀带电圆面，半径为R，面电荷密度为求圆面轴线上任一点的场强。,方向：沿x
7、轴正向,分析可知，组成圆面的各圆环的场强方向相同。,所以在p点的总场强：,注：由,可得上述结果，其中,相当于点电荷,解：建立如图坐标系。并在无限大平板上取一宽度为dy距原点O为y 的微元，则其可视为无限长带电直线，带电线密度为,。到任一点p的距离为s，在p点的,场强为,知，距O点-y处取,在p点场强为,，则它们,在p点场强矢量和 在y分量为零，仅剩x分量,例3：求均匀无限大带电平板产生的场强( ）。,。由对称性分析可,所以无限大平板在p点产生的场强：,思考：两无限大平行的带电平板 、 的场强？,例4：一带电圆弧带电量为q，圆弧的弧度为 ，求其在圆心处的场强。,O,其在圆心处产生场强为：,由对称性可知，x方向场强为零，而y方向场强,方向：由弧中指向圆心,解：建立如图坐标系，取微元 ,其带电量：,因此总场强,*相当于带电圆弧对应的弦分量在圆心处的场强！为什么？,例5：有一半圆弧，一半带有Q电荷，一半带有Q电荷求其在圆心处产生的场强。,分析：先分别求+Q,-Q产生的电场强度，再矢量迭加,