《电磁场》课程教学课件（PPT讲稿，电磁场与电磁波）第一章 静电场（1）

第一章静电场 Steady Electric Field 重点： 1.静电场的基本物理量 2.静电场的基本方程、边界条件 3.静电场的基本计算方法

第 一 章 静 电 场 第一章 静电场 Steady Electric Field 1. 静电场的基本物理量 3. 静电场的基本计算方法 ⚫ 重点： 2. 静电场的基本方程、边界条件

电场 电荷周围存在的一种特殊形式的 物质，它对外的表现是对引入电 场的电荷有机械力的作用。 静电场 静电荷产生的电场。 静电荷 相对观察者静止且量值不随时间 变化的电荷

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 静电荷产生的电场。 静电荷 电场 电荷周围存在的一种特殊形式的 物质，它对外的表现是对引入电 场的电荷有机械力的作用

1.1电场强度 Electric Field Intensity 研究一个矢量场，首先必须研究场的基本物理量， 对于电场来说就是电场强度。 1.电荷和电荷密度 电荷 满足电荷守恒定律 e=1.602×10-19C 1C=6.24×1018e

第 一 章 静 电 场 Electric Field Intensity 1.1 电场强度 研究一个矢量场，首先必须研究场的基本物理量， 对于电场来说就是电场强度。 1. 电荷和电荷密度 电荷 + - 满足电荷守恒定律 19 18 e 1 602 10 1 6 24 10 . C C . e − =  = 

①体电荷密度p 连续分布在一个体积内的电荷 P(r)=lim △g=dg Av0△V'dV P(r)dv R=r-r' 体积dV内的元电荷 P(r) dq pdy' 体积V内的总电荷 q =[pdv

第 一 章 静 电 场 ① 体电荷密度 ' ' V 0 Δ d r Δ d ' ' ( ) lim q q V V   → = = 连续分布在一个体积V内的电荷 体电荷的电场 d d q V =   体积dV内的元电荷 体积V'内的总电荷 V q dV   =  

② 面电荷密度σ 连续分布在一个忽略厚度的面积S上的电荷 o(r)=lim As-0ΛS _ds 面积dS内的元电荷 i dg =ods' 面积S内的总电荷 g=人odS ③线电荷密度x 连续分布在一个忽略面积的线形区域'上的电荷 c(r')=lim dq

第 一 章 静 电 场 ② 面电荷密度 0 Δ d ( ) limS Δ d q q r S S   →  = =   连续分布在一个忽略厚度的面积S'上的电荷 面积dS'内的元电荷 d d q S =  面积S'内的总电荷 S q S d   =   ③ 线电荷密度 连续分布在一个忽略面积的线形区域l'上的电荷 0 Δ d ( ) liml Δ d q q r l l   →  = =  

dl内的元电荷 dg rdl' 曲线'内的总电荷 g=∫xdl ④点电荷 →理想中的点电荷只有几何位置而没有几何大小

第 一 章 静 电 场 d d q l =  dl'内的元电荷 曲线l'内的总电荷 d l q l   =   ④ 点电荷 理想中的点电荷只有几何位置而没有几何大小

2.库仑定律(Coulomb'sLow) F= 92.3 4π6。R2 N(牛顿 92 91 R F21=-F2 淮意 两点电荷间的作用力 。库仑定律研究的是均匀媒质中的点电荷问题 真空中的介电常数e。=8.85×102F/m 库仑定律是基本试验定律，准确性达109

第 一 章 静 电 场 2. 库仑定律 (Coulomb’s Low) 1 2 12 21 2 4π 0 q q  R =  e F N (牛顿) F F 21 12 = − 两点电荷间的作用力 库仑定律研究的是均匀媒质中的点电荷问题 真空中的介电常数 12 0 ε 8.85 10− =  F/m 库仑定律是基本试验定律，准确性达10-9 。 注意

3.电场强度 Electric Intensity 电场强度的定义 电场强度E等于单位正电荷所受的电场力F E(x,y,=)=lim F(x,y,2) V/m (N/C 9,>0 9, 表明 E是矢量，它的方向为单位正电荷所受电场力的 方向。 E是空间坐标的函数。 的大小等于单位正电荷所受电场力的大小。单 位V/m

第 一 章 静 电 场 3. 电场强度 ( Electric Intensity ) 0 ( , , ) ( , , ) lim qt t x y z x y z → q = F E V/m ( N/C ) 电场强度 E 等于单位正电荷所受的电场力F ① 电场强度的定义 E是矢量，它的方向为单位正电荷所受电场力的 方向。 E是空间坐标的函数。 E的大小等于单位正电荷所受电场力的大小。单 位V/m。 表明

叠加原理 由库仑定律和电场强度的定义可得单个点电荷 产生的电场强度 E(r）= I- q99 g(r) 一般表达式为： T-r'=R -产 p(r) 川开方可 点电荷的电场 4πF-p(F-f)

第 一 章 静 电 场 由库仑定律和电场强度的定义可得单个点电荷 产生的电场强度 t 2 t 2 0 0 ( ) q V / m 4π 4π p R R t qq q r q R  R  = = = F E e e2 0 ' ( ) 4π ' ' p q  − =  − − r r E r r r r r 3 0 ( ') 4π ' q  = − − r r 点电荷的电场 r r 一般表达式为： ② 叠加原理

W个点电荷产生的电场强度（矢量叠加原理) E(r)=E+E2+.+En E 1 4πER2 2 1之9(r-) 矢量叠加原理 4π台r- 连续分布电荷产生的电场强度 E.()vim

第 一 章 静 电 场 N个点电荷产生的电场强度 ( 矢量叠加原理 ) 1 2 2 0 1 ( ) 1 4π n N k k k k E E E q  = R = + + + =  E r e 矢量叠加原理 3 0 1 1 ( ) 4π N k k k k q  = −  = −   r r r r 连续分布电荷产生的电场强度 2 0 d ( ) V / m 4π p R q r  R =  E e