大学物理课件1 电场强度 电场叠加原理

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电荷与电荷间的相互作用(磁极与磁极间的相互作用)奥斯特发现电流的磁效应,安培发现电流与电流间的相互作用规律.

电磁学是物理学第三次大综合的结果麦克斯韦的电磁场统一理论(19世纪中期)赫兹在实验中证实电磁波的存在,光是电磁波.工业技术上的重要意义:发电机电动机无线电技术等.电磁相互作用及规律电磁学研究对象电磁学静电场恒定磁场变化的电磁场

主要特点:研究对象不再是分离的实物,而是连续分布的场,用空间函数(如

等)描述.第9章电荷与真空中的电场人体电势为什么如此分布?曲线意义何在?有什么规律?与它带电的多少有关与物体电荷的分布有关§9.1电荷库仑定律9.1.1电荷的量子化自然界中存在两种电性相反的电荷,一种是正电荷,另一种是负电荷.电荷:带正电或负电的基本粒子,或这种粒子所带的电量.基本电荷量:物体带电量为基本电荷的整数倍:9.1.2电荷守恒定律电绝缘系统(不与外界交换电荷)中,电量的代数和保持不变.第9章电荷与真空中的电场目前认为电子带电的数值是电量的最小单位,叫做基本电荷或基元电荷.单位:库仑库(C)电子(e)该实验结论叫做电荷的量子化,自然界的普遍规律,最基本的量子化结论之一.+-电子对湮灭+-电子对产生重原子核施力电荷指向受力电荷的单位矢量(径向单位矢量).真空中的介电常数:2.库仑定律:1.点电荷:带电体的直线尺度(线度)远小于其本身与其他带电体之间的距离,且带电体形状可以忽略时,该带电体可以视作带电的“点”,称作点电荷,静电学最基本的理想模型.9.1.3真空中库仑定律国际单位制中3.静电力叠加原理点电荷系对某点电荷的静电力等于系内各点电荷单独存在时对该电荷静电力的矢量和.在连续带电体上选取微量电荷

dQ

(电荷元)Q作用范围:目前认为在10-15~107m连续带电的物体对附近电荷的静电力求法:不是积分下限,表示积分变量的定义域(取值范围).例9-1.在氢原子中,电子与质子的距离约为5.310-11m.对比它们之间的静电力和万有引力.解:§9.2

电场与电场强度1.“场”的提出牛顿:超距作用

笛卡尔:靠“以太”传递法拉第:“场”的概念(1837)麦克斯韦:建立电磁场方程,定量描述场的性质和运动规律.电荷电场电荷9.2.1电场电场:存在于电荷周围,传递电荷与电荷之间相互作用的一种特殊物质.已知:M=1.6710-27kgG=6.6710-11N·m2·kg-2

m=9.1110-31kg场的物质性体现在:1.对身处其中的带电体有力的作用,表明电场具有动量;2.电场力可以作功,表明电场具有能量.场与实物的共性:都是客观存在;存在形式也都是多样的;遵循质量守恒,能量守恒,动量守恒和角动量守恒等规律;既不能创生,也不能消灭,只能由一种形式转变为另一种形式.场与实物的区别:2.实物不能达到光速,场以光速传播;3.实物受力产生加速度,场不能被加速;4.实物具有不可入性,以间断形式存在,可以当作参考系;场具有可入性,以连续形式存在,具有可叠加性,不能当作参考系.电场与实物的联系:实物周围存在相关的场,场传递实物间的相互作用,场和实物可以相互转化.※现代物理认为场是更基本的,粒子是场处于激发态的一种表现(电子对的产生和湮灭).1.实物质量密度大(~1000kg/m3),场质量密度很小(~10-23kg/m3),无静止质量;9.2.2电场强度——描述电场强弱及方向性场源电荷:产生电场的点电荷,点电荷系,或带电体.试验电荷:电量足够小的点电荷.略去对场源电荷分布的影响与场点对应试验电荷q0在电场P点所受静电力与q0电量的比值即为该点的电场强度,简称场强:大小:等于单位试验电荷在该点所受电场力的大小方向:正试验电荷的受力方向单位:NC-1

或Vm-19.2.3点电荷与点电荷系的电场强度1.点电荷的电场强度由库仑定律,试验电荷受力:Q讨论:反映电场本身的性质,与试验电荷无关.电场强度是点函数静电场