第五章 静电场 习题课
大学问者的三种境界 国学大师王维(1877-1927):《人间诗话》:“古今 之成大事业大学问者必经过三种之境界” 其一:“昨夜西风调碧树, 独上高楼,望尽天涯路” 立志 其二:“衣带渐宽终不悔, 为伊消得人憔悴” 苦学 其三:“众里寻他千百度,蓦然回首, 那人却在灯火阑珊处” 顿悟
大学问者的三种境界 国学大师王维(1877-1927):《人间诗话》: “古今 之成大事业大学问者必经过三种之境界” 其一:“昨夜西风调碧树, 独上高楼,望尽天涯路” 其二:“衣带渐宽终不悔， 为伊消得人憔悴” 其三:“众里寻他千百度,蓦然回首, 那人却在灯火阑珊处” 立志 苦学 顿悟
教学基本要求 第五静电场 掌握描述静电场的两个物理量电场强度和电 势的概念,理解电场强度是矢量点函数,而电势则是标量 点函数 理解高斯定理及静电场的环路定理是静电场的两 个重要定理,它们表明静电场是有源场和保场 掌握用点电荷电场强度和叠加原理以及高斯定理 求解带电系统电场强度的方法;并能用电场强度与电势梯 度的关系求解较简单带电系统的电场强度 四掌握用点电荷和叠加原理以及电势的定义式求解 带电系统电势的方法 五了解电偶极子概念,能计算电偶极子在均匀电场 中的受力和运动
第五章 静电场 一 掌握描述静电场的两个物理量——电场强度和电 势的概念，理解电场强度是矢量点函数，而电势则是标量 点函数. 二 理解高斯定理及静电场的环路定理是静电场的两 个重要定理，它们表明静电场是有源场和保守场. 三 掌握用点电荷电场强度和叠加原理以及高斯定理 求解带电系统电场强度的方法；并能用电场强度与电势梯 度的关系求解较简单带电系统的电场强度. 四 掌握用点电荷和叠加原理以及电势的定义式求解 带电系统电势的方法. 五 了解电偶极子概念，能计算电偶极子在均匀电场 中的受力和运动. 教学基本要求 习 题 课
第五静电场 内容提要 、电荷 1、电荷:(1),自然界中只存在正负两种电荷 (2),电荷之间存在相互作用,同号相斥,异号相吸 2、电荷量子化: Q=±ne,e=1.6×109 电荷守恒定律:孤立系统的电荷总量保持不变 二、库仑定律: 真空中两个点电荷之间的相互作用规律
第五章 静电场 一 、电荷 内容提要 1、电荷： 9 Q ne e C , 1.6 10− = = 习 题 课 (1),自然界中只存在正负两种电荷 (2), 电荷之间存在相互作用,同号相斥,异号相吸。 2、电荷量子化： 3、电荷守恒定律：孤立系统的电荷总量保持不变。 二、库仑定律： 真空中两个点电荷之间的相互作用规律
第五静电场 1、点电荷: 具有电荷、没有形状大小的带电物体 2、库仑定律 真空中两个点电荷之间的相互作用力的大小与 两个点电荷电量乘积成正比,与两个点电荷之间距 离的平方成反比,作用力的方向在两个点电荷之间 的连线上,同号电荷相互排斥,异号电荷相互吸引。 F 1q1q2 19142r 4. 2704兀E0
第五章 静电场 1、点电荷： 具有电荷、没有形状大小的带电物体。 真空中两个点电荷之间的相互作用力的大小与 两个点电荷电量乘积成正比，与两个点电荷之间距 离的平方成反比，作用力的方向在两个点电荷之间 的连线上，同号电荷相互排斥,异号电荷相互吸引。 2、库仑定律： 1 2 1 2 2 3 0 0 0 1 1 4 4 q q q q F r r r r = = 习 题 课
三、电场 第五静电场 大量实验表明,电荷周围存在一种特殊的物质。 1,电荷产生电场,电场对其中的电荷施加作用力 2,电荷之间的相互作用过程 电荷电 电场电场 荷 电
第五章 静电场 大量实验表明，电荷周围存在一种特殊的物质。 三、电场： 1，电荷产生电场，电场对其中的电荷施加作用力。 电 荷 电 场 电 荷 电 荷 电 场 电 荷 习 题 课 2，电荷之间的相互作用过程：
第五静电场 3,静电场:不随时间变化的电场。相对观察者静止 的电荷产生的电场就是静电场。 四、电场强度: 1、试验电荷:电量充分小的点电荷 2、电场强度的定义: E=2当qn=+1,E=F 电场中某点的电场强度的大小在数值上等于单 位正电荷在该点所受到的电场力的大小,电场强度 的方向就是正电荷在该点所受到的电场力的方向
第五章 静电场 3，静电场：不随时间变化的电场。相对观察者静止 的电荷产生的电场就是静电场。 四、电场强度： 1、试验电荷： 电量充分小的点电荷。 2、电场强度的定义： 0 F E q = 0 当q E F = + = 1， 电场中某点的电场强度的大小在数值上等于单 位正电荷在该点所受到的电场力的大小，电场强度 的方向就是正电荷在该点所受到的电场力的方向。 习 题 课
第五静电场 3、电场强度的迭加原理:E=∑E 当空间存在多个带电体时,电场中某点的电场强度等于 每个带电体单独存在时,在该点所产生的电场强度的矢量和。 4、电场强度的计算: (1),点电荷的电场:E=19=9 4了。10个 4兀E (2),点电荷系的电场:E=∑ 4x 兀8 4兀E0 (3),带电体(电荷连续分布)的电场: 入 E ds 4E0 47E0 odv
第五章 静电场 习 题 课 3、电场强度的迭加原理： E E = i 当空间存在多个带电体时，电场中某点的电场强度等于 每个带电体单独存在时，在该点所产生的电场强度的矢量和。 4、电场强度的计算： (1),点电荷的电场： 2 3 0 0 0 1 1 4 4 q q E r r r r = = 2 3 0 0 0 1 1 4 4 i i i i i i q q E r r r r = = dl dq ds dV = 2 3 0 0 0 1 1 4 4 dq dq E r r r r = = (2),点电荷系的电场： (3),带电体(电荷连续分布)的电场：
(4),高斯定理:4=手E6=,m(内) 第五静电场 (5),场强与电势梯度的关系:E=-gU=-VU 5、电场强度的计算示例: (1),电偶极子的电场:P=ql 4me。x 4 (2),均匀带电线段:q,l 7+q、xx y 4T 12/4 4兀Eoy +P2/4 q O I
第五章 静电场 习 题 课 5、电场强度的计算示例： (1),电偶极子的电场： 3 0 1 2 4 e P P E x = 3 0 1 4 e Q P E y − = P ql e = − l + −q +q Q P y O x x y (2),均匀带电线段： 2 2 0 1 4 / 4 P q E i x l = − q l, q l Q P y O x x y 2 2 0 1 4 / 4 Q q E j y y l = + (4),高斯定理: (5),场强与电势梯度的关系: 0 1 ( e S V E dS dV S = = 内） E gradU U = − = −
第五静电场 (2),均匀带电圆环:4,RE2= 4mE。( +r (3),均匀带电园盘:4,b=、21-x 4丌ER y2+R?2 y X 尺
第五章 静电场 习 题 课 (2),均匀带电圆环： q R, 2 2 3/ 2 0 4 ( ) P q y E j y R = + x O y R q y P (3),均匀带电圆盘： q R, 2 2 2 0 2 (1 ) 4 P q y E j R y R = − + x O y R q y P