1、1,电磁学,静电场稳恒电流与电场稳恒磁场电磁场,2,静电场,作者 张殿凤,1 电荷 库仑定律,2 电场强度,3 高斯定理,4 静电场的保守性,5 电势梯度,6 静电场中的导体,7 电介质中的静电场,8 电荷在外电场中的静电势能,9 电荷系的静电能,10 电场的能量,3,1 电荷 库仑定律,一、电荷,3、物体带电的实质,4、电荷守恒定律,5、电荷的量子化,2、电荷的种类,1、物体带电,4,大小,1、点电荷：,2、库仑定律:,二、库仑定律:,相对于惯性系观察，自由空间（或真空）中两个静止的点电荷之间的作用力（斥力或吸力，同称库仑力）与这两个电荷所带电量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比，作用
2、力的方向沿着这两个点电荷的连线。,5,矢量式：,式中 表示 所受的力，此力是由 施加的。,规定：矢径 的方向由 指向,电量的单位和比例系数k的确定：国际单位制：电流是基本量，电量是导出量,6,令,有理化,真空介电常量 真空电容率,库仑定律,7,2 电场强度,一、 电场: “超距”作用、“以太”学说 “场” 人们在长期的实践中，认识到“电磁场” 是物质的一种形态，具有能量、动量、 质量 。,二、电场强度： 试验电荷的引入有两个条件：电量小、空间小,电场强度的定义式：,单位,或,8,三、场强迭加原理： 如果试验电荷处在若干个点电荷所产生的电场时,四、电场强度的计算,1、点电荷的电场中的场强,9,真
3、空中有一个点电荷 ，试验电荷 。,为正： 的方向与 的方向一致,为负： 的方向与 的方向相反,10,2、点电荷系电场中的电场：,电偶极子：两个大小相等的正负电荷，相距为,电偶极子的轴线：连结两电荷的直线,轴线的正方向：从负电荷指向正电荷,电矩：,中垂线一点的电场,11,12,3、电荷连续分布的带电体,1）、带电体为线分布：,例：真空中有一均匀带电直线，长为L，总电量为Q， 线外一点p离开直线的垂直距离为a，p点和直线两 端的连线与直线之间的夹角分别为 和 ，求p 点的场强。,13,解：线密度,14,15,16,直线无限长,17,例：均匀带电圆环，半径为R，带电量为q,求圆环轴线 上任一点的电场
4、度。,解：,18,方向沿着X轴,当 时,远离环心处的电场也相当于一个点电荷q所产生的电场。,19,例：求均匀带电平面外部空间的电场强度，面电荷 密度是 。,x,解：平面视为许多 同心圆环组成,2)、带电体为面分布：,20,当 时，,当 时,21,3 高斯定理,一、电力线：画电力线的依据，电力线的性质,二、电通量：,1、,2、,22,3、,4、对于闭合曲面 穿出为正，穿入为负,三、高斯定理：,23,1、电点荷的场， 闭合球面。,q,2、任意闭合曲面,24,3、闭合曲面不包围电荷,4、闭合曲面包围电荷系,25,例：求均匀带电球面的电场分布。球面半经为R, 带电量为q。,解：,球外,球内,E,四、高斯定理的应用：解决电荷高度对称分布问题,26,例：求均匀带电球体电场分布。球半径为R，带电量为 。,解：球外，,方向,球内，,27,例：半径为R的“无限长”均匀带正电的圆柱面， 电荷面密度为 ， 计算柱内外场强。,解：,r,R,高斯面内电荷,28,例：求无限大均匀带电平面的电场分布。 电荷面密度为,解：,均匀场,29,例：两个平行的无限大均匀 带电平面，电荷面密度 分别为 和 。,求电场分布,解：,板外空间,板内空间,加强,
