电场强度(1)(共15张PPT)

物理场研究基本思路物理场的基本概念

物理场的引入、源量与场量、物理定理场与源的矛盾

场代表源量作用的总效果；微分与积分运算关系；场与媒质的矛盾

物理机理与表征物理量；工程应用

场的计算方法；场量：集总参量，场的力和能量；第1页，共15页。第一章静电场

§2.2

静电场的无旋性电位

§2.1

库伦定律电场强度

§2.3

静电场中的导体与电介质§2.4

高斯定律§2.5静电场基本方程介质分界面上的衔接条件§2.6

电位的微分方程与边值问题§2.9

静电能量与力§2.8电容与部分电容§2.7静电场的间接求解方法第2页，共15页。第一章静电场

静电场：相对观察者静止且量值不随时间变化的电荷所产生的电场。

本章任务：阐述静电荷与电场之间的关系，在已知电荷或电位的情况下求解电场的各种计算方法，或者反之。

静电场是本课程的基础。由此建立的物理概念、分析方法在一定条件下可类比推广到其它场。

静电场知识结构框图第3页，共15页。图2.1.1两点电荷间的作用力2.1.1库仑定律§2.1库仑定律电场强度N(牛顿)适用条件：

两个可视为点电荷的带电体之间相互作用力;

无限大真空情况(式中可推广到无限大各向同性均匀介质中N(牛顿)库仑定律是静电现象的基本实验定律。大量试验表明:真空中两个静止的点电荷与之间的相互作用力:第4页，共15页。结论：电场力符合矢量叠加原理

当真空中引入第三个点电荷时，试问与相互间的作用力改变吗?为什么？

点电荷的数学模型第5页，共15页。当时，电荷密度趋近于无穷大，通常用冲击函数表示点电荷的密度分布。静电场知识结构框图解:采用直角坐标系,令y轴经过场点p,导线与x轴重合。1库仑定律电场强度在一定条件下可类比推广到其它场。无限长直均匀带电导线产生的电场为平行平面场。例2-1真空中有长为L的均匀带电直导线，电荷线密度为,试求P点的电场.电场强度（ElectricFieldIntensity)E表示单位正电荷在电场中所受到的力(F),它是空间坐标的矢量函数,定义式给出了E的大小、方向与单位。b)N个点电荷产生的电场强度(注意:矢量叠加)c)连续分布电荷产生的电场强度结论：电场力符合矢量叠加原理阐述静电荷与电场之间的关系，在已知电荷或电位的情况5带电长直导线的电场1两点电荷间的作用力静电场知识结构框图

点电荷是电荷体分布的极限情况,可以把它看成是一个体积很小,电荷密度很大，总电量不变的带电小球体。

点电荷的数学模型当时，电荷密度趋近于无穷大，通常用冲击函数表示点电荷的密度分布。图2.1.2单位点电荷的密度分布点电荷的密度第6页，共15页。2静电场的无旋性电位c)连续分布电荷产生的电场强度库仑定律是静电现象的基本实验定律。微分与积分运算关系；均匀无限大面电荷的电场5带电长直导线的电场解：采用直角坐标系，为了简化求解过程，将观察点P取在z轴上。基本实验定律（库仑定律）2单位点电荷的密度分布a)点电荷产生的电场强度下求解电场的各种计算方法，或者反之。两个可视为点电荷的带电体之间相互作用力;b)N个点电荷产生的电场强度(注意:矢量叠加)2.1.2静电场基本物理量——电场强度定义：

V/m(N/C)

电场强度（ElectricFieldIntensity)E

表示单位正电荷在电场中所受到的力(F),它是空间坐标的矢量函数,定义式给出了E

的大小、方向与单位。第7页，共15页。a)

点电荷产生的电场强度V/mV/m图2.1.3点电荷的电场qt第8页，共15页。

b)N个点电荷产生的电场强度

(注意:矢量叠加)V/m第9页，共15页。c)

连续分布电荷产生的电场强度体电荷分布面电荷分布:线电荷分布:图2.1.4体电荷的电场第10页，共15页。解:采用直角坐标系,令

y轴经过场点p,导线与x轴重合。图2.1.5带电长直导线的电场例2-1真空中有长为L

的均匀带电直导线，电荷线密度为

,试求P点的电场.第11页，共15页。(直角坐标)(圆柱坐标)第12页，共15页。

无限长直均匀带电导线产生的电场为平行平面场。

电场强度的矢量积分一般先转化为标量积分,然后再合成,即

积分是对源点进行的,计算结果是场点的函数。第13页，共15页。例2-2一均匀带电的无限大平面,其电荷面密度为,求周围空间的电场.则无限大面电荷在P点产生的电场为zo均匀无限大面电荷的电场解：采用直角坐标系，为了简化求解过程，将观察点P取在z轴上。以原点o为圆心，作一半径为，宽为的圆环，环上的元电荷。根据对称性，此环形元电荷的电场方向沿z轴，即RzPodEzdE第14页，共15页。基本实验定律（库仑定律）基本物理量（电场强度）EE的散度唯一性定