大学课件电磁学-电场及其叠加原理.pptx
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1、1.2 电场、电场强度,1,2,库仑定律描述了空间中两个点电荷之间的相互作用力与两个电荷的带电量和距离有关,但是在两个电荷没有直接接触的情况下, 它们之间的相互作用力是如何传递的呢?,3,“声音是物体振动而产生的一种声波,然后经由一定的介质(这里的介质是指空气、液体、固体)传播,最终被人所听到 ”,Ref: ,真空中不能传递声音!,4,早期:超距作用理论,无法解释电力以3108m/s进行传输,两电荷之间的作用是直接和即时的发生作用,既不需要时间也不需要中间介质,两个电荷可以在真空中发生作用!,5,这种观点认为:任何电荷都在周围的空间激发出称为电场的物质, 电荷和电荷的相互作用就是通过电场来传递
2、的, 传递以有限的速度进行, 跨越空间的传递需要一定的时间。,1.2.1 电场,法拉第提出近距作用观点,电荷,电 场,电荷,迈克尔. 法拉第 (1791-1867),电场的对外表现性质,对放在其内的任何电荷都有作用力。,当带电体在电场中移动时,电场作用的力将对带电体做功,这表明电场具有能量。,电场能使引入电场中的导体或电介质分别产生静电感应现象或极化现象。,4,7,电场的本质,实验证实电场及其后面讲到的磁场是一种客观存在的特殊形态的物质, 与物质的另一种形态原子、分子组成的实物一样,具有能量、动量和质量等物质属性,电场又不同于一般的实物, 各个电荷激发的电场可以同时占据同一个空间, 电场的空间
3、兼容性将会导致电场的叠加性,电场强度是描述电场中各点电场的强弱和方向的物理量,结论: 对确定场点,比值F/q0与试验电荷的大小无关,1.2.2 电场强度,6,电场强度定义: 电场中任一点的电场强度,在数值和方向上等于静止于该点的单位正电荷所受的力。,9,国际单位制单位: N/C 或者 V/m,电场强度概念,注意: 引入试验电荷是为了感知电场(树叶感知风), 有无试验电荷,电场都是客观存在的, 静电场:相对观察者静止的电荷产生的电场 点电荷q在外电场中受的电场力,点电荷的场强公式,10,q,P,q0,r,由库仑定律:,由场强定义:,1). 点电荷电场中各点的场强方向为正的试验电荷的受力方向;,1
4、.2.3 电场强度的计算,2). 静止的点电荷电场具有球对称性, 即以点电荷为中心的每个球面上各点的场强大小相等, 方向沿径向向外或向内.,点电荷系的场强,11,由电力叠加原理:,由场强定义:,整理后得:,即:在n个点电荷产生的电场中某点的电场强度,等于各点电荷单独存在时在该点产生的电场强度的矢量和。,它是电力叠加原理的直接结果,是求解电场的一个重要基础。,q1,q2,q3,P,12,点电荷系的场强,13,连续电荷分布的场强,P,电荷分布在一个体积中, 求此带电体在空间中某一点P产生的场强,不把电荷看成像电子或质子那样的组成单元, 而是把它们想象成连续分布, 这样我们就可通过电荷密度来描述电荷
5、分布,14,P,连续电荷分布的场强,ri,在小体积元 内的电量等于:,根据库仑定律, 这个小体积元产生的场强为:,15,P,连续电荷分布的场强,ri,带电体产生的电场:,利用电场的叠加原理,求和变积分:,16,连续电荷分布的场强,: 面电荷密度,: 线电荷密度,例1:电偶极子的场强,17,求:(1) 中垂线上任一点场强; (2) 连线上任一点场强。,电偶极矩: = ,解: (1),当 时,,且,方向与电偶极矩的方向相反,(2):,方向向右,即方向与电偶极矩的方向相同,当时,略去l2/4, = + = 4 0 2 2 2 4 2 , 方向向右, = 4 0 1 + 2 2, + = 4 0 1
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- 大学 课件 电磁学 电场 及其 叠加 原理
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