第1章--静止电荷的电场VIP免费

1华北电力大学(北京)物理教研室2010年8月24日大学物理授课教师：高桦第第11章章静止电荷的电场静止电荷的电场21.1电荷2.电荷守恒定律1.两种电荷3.电荷量子化1060217733.119ce(库仑)21102310,10,10年年ee32,313图1.2氢分子(a)与氦原子(b)结构示意图++--(b)He-+-+(a)H20.07nm一百万倍的数量级2HHeEE4.电荷的相对论不变性。41.2库仑定律与叠加原理库仑定律1.两个点电荷相互作用12F21F21r+q1+q221re12121221212121223212121ˆrqqqqqqFkekrkrrrr5SI制:041k12121220121ˆ4qqFrr)(1085418781.822120mNC122122101241rerqqF12F21F12r+q1+q212re121212301214qqFrr6例1氢原子中电子和质子的距离为5.310-11m.求此二粒子的静电力和万有引力.)(101.8103.5)106.1(10948211219922202NrekreFe倍3947211273111210)(107.3103.5107.1101.9107.6gepegFFNrmmGF忽略万有引力忽略万有引力解72.静电力的叠加irniiiniierqqFF01200010041个电子有niqqqqq,,,210作用在q0上的总静电力012010100141erqqF81.3电场和电场强度1.电场强度定义电场强度为0qFE在SI制中:E的单位是,CNE是空间坐标的一个矢量函数。是与q0无关的量0qF电场中qrˆrq0AFABBFq09rerqqFE20041点电荷q的场强为:2.场强的叠加原理作用在试探电荷q0的总静电力nEEEE21式中:.;;0022011qFEqFEqFEnkirniiiniierqqFF01200010041上式除以q0得:10nEEEE211.4静止的点电荷的电场及其叠加l-q+q例2求远离电偶极子一点p的场强lqpe称为电偶极矩)(lr一一..电荷离散分布电荷离散分布iiEE11l-q+q20)2(4lrqEp20)2(4lrqEp1)求电偶极子臂的延长线上的场强分布：-q+qqlPorEEx1220)2(4lrqEp20)2(4lrqEp2202241lrqlrqEEEppP22204241lrqlr30241rpEeP30241rpEePlr当时或-q+qqlPorEEx132)求电偶极子中垂面上的场强分布：-q+qqPoxzQQEPE2l2lpEpEQEQEr)4(41220lrqEEQQ212222042)4(412lrllrq23220441lrql3041rpEeQ3041rpEeQcos)4(412220lrqEQQ点总场强为lr当时或14二二..电荷连续分电荷连续分布布(3)电荷线分布e电荷的线密度(2)电荷面分布e电荷的面密度(1)电荷体分布dvdqvqve0lime电荷的体密度dsdqsqoselimdldqlqle0limrrdsEdEeˆ4120rrdvEdEeˆ4120rrdlEdEeˆ412015例3均匀带电直线周围电场分布.yxdqpoyxpxdEpEdapydEdq21pro电荷的线密度为rrdqEdpˆ420sin420rdqdEpxsin42120rdydEExx2sindadyactgydqdy16222sinar)cos(cos4sin4210021adaExsin42120rdydEExx2sindadyyxpxdEpEdapydEdq21pro17cos42120rdqdEEyy)sin(sin4cos4120021adacos420rdqdEpy222sinar2sindadyyxpxdEpEdapydEdq21prodydq181)当p点落在带电直线的中垂线上,则,0yE只剩下.xE2)当带电直线长为时,有10,2，则,0yEaEx02讨论:)cos(cos4210aExxyyxpEEtgEEE,22yxpxdEpEdapydEdq21pro)sin(sin4120aEy19例4一均匀带电细圆环,半径为R,所带电量为q(q>0),求圆环轴线上任一点的场强.dqORxrPxdqORrPdEdExdE分析为什么电场只有沿X方向的分量?qdEE...