高二物理竞赛电场强度课件

一.电场强度真空中一个固定不动的点电荷

q通常将一个电量为

q0

的点电荷，作为检验电荷放到电场中去探测它在场中各点受到的电场力。检验电荷q0：要求体积很小（视为点电荷），从而可以研究电场中各点的性质；同时要求检验电荷的电量也很小，这样当它放入电场中时，不影响原来电场的分布定量描述电场对电荷有力作用性质的物理量场源电荷q：产生电场的电荷用电场强度叠加原理求连续带电体的步骤(4)积分（认识变量，及积分上、下限）(1)任取dq(2)写出dE(3)写出dEx，dEyor做对称性分析电偶极矩（电矩）三.电偶极子的电场强度

讨论1.电偶极子轴线延长线上一点的电场强度2.电偶极子轴线的中垂线上一点的电场强度yxL均匀带电直线中垂线上的场强dEdExdEyxPdlldEdl例1-4-1

求一均匀带电直线中垂线上的场强。今设一均匀带电直线，长为L，线电荷密度为，求直线中垂线上一点的场强。r解：在棒上任取长度的线元dl，其电量为由对称性分析可知，P

点的总场强E

方向应沿x轴方向，即而由于将代入，得：方向垂直于带电直线而指向远离直线的一方(1)

当

x<<L

时，此时相对于x，可将该带电直线看作“无限长”。说明：在一无限长带电直线周围任意点的场强与该点到带电直线的距离成反比。讨论：Ex(2)

当

x>>L

时，说明：离带电直线很远处该带电直线的电场相当于一个点电荷q

的电场。由对称性有解：例1-4-2

在垂直于均匀带电圆环的轴上的场强。一均匀带电细圆环，半径为R，总电量为q，求圆环轴线上任一点的场强。(1)（点电荷电场强度）(2)(3)讨论：有一半径为,电荷均匀分布的薄圆盘,其电荷面密度为。求通过盘心且垂直盘面的轴线上任意一点处的电场强度。解：由上例例1-4-3

在垂直于均匀带电圆盘的轴上的场强。（点电荷电场强度）无限大均匀带电平面的电场强度讨论：结论：在一无限大均匀带电平面附近，电场是一个均匀场，各点的场强(包括大小和方向)相同。“无限大”均匀带电平面的电场讨论思考：已知两个均匀的、分别带上等量正、负电荷的平行平面(即面电荷密度相同)，求这一带电系统的电场分布。局限于上述区域内的电场，称为"无限大"均匀带电平行平面的电场。结论：电场全部集中于两平面之间，而且是均匀电场。利用电场叠加原理•r+

r-例计算电偶极子在均匀电场中所受的作用设电偶极子处于场强为E

的均匀电场中，并且从负电荷–q到正电荷+q的位矢l

与E

之间的夹角为。(1)作用于电偶极子正、负电荷上的电场力分别为F+

和F-，其大小相等，即其方向相反，因此两力的矢量和为零，电偶极子不会发生平动；分析：•r+

r-(2)由于电场力F+和F-

的作用线不在同一直线上，此两力组成一力偶，使电偶极子转动。力矩M

的作用总是使电偶极子转向电场E

的方向。电偶极矩dl练习1.

一半径为R

的无限长半圆柱面形薄筒，均匀带电，单位长度上的带电量为，试求圆柱面轴线上一点的电场强度E。yxOdExdEyθdEdl分析：沿弧长方向取一宽度为dl

的窄条，该窄条单位长度上所带的电量为：单位长度的带电窄条在O点产生的场强的大小为：由对称性分析可知，各窄条在点O激发的场强在y轴方向上的分矢量互相抵消，故合场强沿x轴方向又：讨论：当

时，沿x轴正向；当

时，沿x轴反向。•OΔlR2.

用细的不导电的塑料棒弯成半径为50cm的圆弧，棒两端点间的空隙为2cm，棒上均匀分布着3.12×10-9C的正电荷，求圆心处场强的大小和方向。分析：以均匀带电的细圆环与带-q

的小圆弧的叠加来求圆心处的场强。由于均匀带电圆环在其圆心处的场强为零，故EO

，故可把的电荷-q

视为点电荷3.

长为l，线电荷密度为

的两根相同的均匀带电塑料棒，沿同一直线放置，两棒近端相距为l，求两棒间的静电相互作用力。lll分析：先按左棒为场源电荷而右棒