大学物理静电场课件公开课一等奖课件省赛课获奖课件

第八章静止电荷电场主要内容描述静电场两个基本物理量：电场强度和电势静电场两个基本定理：高斯定理和环流定理电势与电场关系

相对于观测者为静止电荷称为静电荷。它在空间所产生场为静电场，它是电磁场一种特殊状态。重点讨论真空中静电场。第1页电互相作用库仑定律静电场稳恒电场电场强度电通量高斯定理环路定理电势静电场基本性质与带电粒子互相作用导体静电平衡电位移矢量介质中高斯定理电介质极化电场能静电力叠加原理电容构造框图第2页重点真空中库仑定律点电荷概念电场强度矢量场强叠加原理难点电场强度矢量计算（叠加法）第3页§8.1静电基本性质一、电荷极性电荷概念

把带电体所带电称为电荷。正电荷和负电荷物体带电办法++AB++AB++AB①、接触起电（电荷转移，电子转移）②、感应起电+AB-+C-+AB+C③、摩擦起电第4页二、电荷守恒性

在一种孤立带电系统中（即没有净电荷通过其界面），无论发生如何物理过程，系统所具有正负电荷电量代数和总是保持不变。——电荷守恒定律电荷运动不变性

一种电荷电量与它运动状态无关，即系统所带电荷与参照系选用无关。物体带电本质

两种物体间发生了电子转移。即一物体失去电子带正电，另一物体得到电子带负电。三、电荷量子性电量

电荷量子性密立根油滴试验第5页四、库仑定律电性力

同号电荷相斥，异号电荷相吸。这种互相作用称为电性力。1785年

法国物理学家库仑（C.A.Coulomb）扭秤试验点电荷（抱负模型）

当带电体大小和带电体之间距离相比很小时，这种带电体就可看作点电荷。（忽视其形状和大小）真空中库仑定律矢量式：第6页目标：使背面大量电磁学公式不出现因子。引入真空电容率(1986年推荐值)：第7页P•q0q1•••q2qN•Qdqq0•P②、带电体------矢量积分①、点电荷系------矢量和(平行四边形法则)库仑力符合矢量叠加性那么电荷之间作用是通过什么作用呢？第8页§8.2电场和电场强度一、电场场论观点（法拉第）

没有物质，物体之间互相作用是不也许发生。根据场论观点：（1）特殊媒介物质——电场互相作用电荷电荷电场电荷电荷电场激发电场力（2）电场力（3）电场是物质一种特殊形态，不但存在于带电体内，并且存在于带电体外，弥漫在整个空间。第9页静电场

静止电荷周围电场称为静电场（该电荷称为场源电荷）。（1）静电场仅是电磁场一种特殊形态。（2）电磁场与实物物质同样具有质量、能量、动量等。（3）电磁场可同步在空间叠加。静电场主要体现用、来分别描述静电场上述两项性质（1）场中任何带电体都受电场力作用—

动量传递（2）带电体在电场中移动时，场对带电体做功—能量传递(3)静电场对放在其中导体有感应作用，对置于其中电介质有极化作用第10页二、电场强度场源电荷：产生电场点电荷、点电荷系、或带电体.引入试验电荷——点电荷（电量足够小，不影响原电场分布）定义：电场强度（场强）

电场中某点电场强度在量值上等于放在该点单位正试验电荷所受电场力，其方向与正试验电荷受力方向一致。第11页一般情况：——（为空间矢量点函数。）单位（SI）：1、点电荷场强根据库仑定律，有+q-q本章重点第12页2、点电荷系场强

设场源由

n

个点电荷组成，作用在场中某点P处试验电荷上力为各点电荷所产生力矢量和。场强叠加原理第13页分量式：大小：方向：

点电荷系在某点产生场强，等于每一种点电荷单独存在时在该点分别产生场强矢量和。——场强叠加原理点电荷系电场强度公式第14页电荷体密度电荷面密度电荷线密度3、电荷连续分布带电体场强分布P第15页三.计算场强分布基本办法由定义求.由高斯定理求.计算办法由点电荷公式和叠加原理求.由与关系求.基本办法：已知场源电荷分布将带电体当作许多点电荷集合标准上可求出任意场源电荷场强分布点电荷场强公式和场强叠加原理第16页2.点电荷系1.点电荷场强公式3.连续带电体球对称分布第17页例1.电偶极子电场是由电介质极化，电磁波发射、接收，中性原子间互相作用……总结出抱负模型.分子分子无外场电偶极子：相距很近等量异号电荷描述其性状－电偶极矩：第18页求电偶极子轴线延长线上场强A

场强-qqlXAxo解：E+E-第19页计算电偶极子中垂线上任一点B场强。

-qqlrBEBE+E-解：由于r>>l因此第20页例2.均匀带电细棒电场。已知：电荷线密度场点求：

解：建立坐标系取方向：与+x

夹角为大小：第21页各电荷元在P点场强方向不一样，应当用分量积分：统一变量：第22页得：讨论：对接近直线场点如何？第23页即抱负模型—无限长带电直线场强公式：练习：如图所示已知：求：AB所受无限长带电直线力由对称性可知场强方向垂直于带电直线。第24页解：建立如图坐标.在AB上坐标x处取电荷元无限长带电直线在x处场强dq受力大小：写成矢量式：指向取决于是同号还是异号.第25页

例3.均匀带电细圆环轴线上电场求：已知：，场点第26页各电荷元在P

点方向不一样，分布于一种圆锥面上，将分解为平行于x

轴分量和在垂直于x

轴平面内分量由分布对称性可知第27页讨论：环心处第28页例4、求均匀带电圆盘轴线上任一点电场。已知：q，R，xRrdr解：由例3均匀带电圆环轴线上一点电场xP第29页讨论：１.当<<xR可视为点电荷电场第30页２.当xR>>无限大均匀带电平面场强，匀强电场第31页ⅠⅡⅢ三个区域电场强度E=？

用两个平行带电板接近后，在两极板之间就得到均匀电场，这就是取得匀强电场办法。第32页例4、无限大带正电平面上有一种半径为R园洞，求平面外轴线上一点P场强。PxR解：用挖补法所求P点场强可以为是无限大带正电平面在P点产生场强，与半径为R带负电圆面在P点产生场强失量叠加。第33页PxR方向→方向←第34页电场强度小结电场强度定义：