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前言:解释和推断一切电磁现象,电磁学成为一门完整的科学。预言了光的电磁本性。相对论的问世,又将电磁学推向了一个新高潮。十七、真空中静电场(2)、基本电现象2、库仑定律(2)、真空中的库仑定律库仑定律的矢量表示:令:(二)电场电场强度定义:电场中某点的电场强度为一个矢量,其大小等于单位正荷在该点静止时所受电场力的大小,方向为实验正电荷在该点所受力。(2)、点电荷系的场强(4)、连续带电体的场强小结:计算电场强度的步骤(微元法)1、取合适坐标系,取微元dq,写出例1:求电偶极子中垂线上任一点的电场强度。(相隔一定距离的等量异号点电荷,当点电荷间距离远远小于所讨论的场点的距离时,此系统称为电偶极子。)如果用r表示电偶极子中心到p’点的距离,则:反映电偶极子本身的特征,称电偶极子的电矩(电偶极矩)例2:如果限于考虑离带电棒的距离比棒的截面尺寸大得多的地方的场强,则带电棒可视为一带电直线。今设一均匀带电直线,长为L,线密度为,求带电直线中垂线上一点的场强。X将例3:一均匀带电细圆环,半径为R,总电量为q(q>0),求圆环轴线上任一点的场强。方向沿轴线指向远处习题课例2:一均匀带电圆面,半径为R,面电荷密度为求圆面轴线上任一点的场强。所以在p点的总场强:2、当注:由解:建立如图坐标系。并在无限大平板上取一宽度为dy距原点O为y的微元,则其可视为无限长带电直线,带电线密度为所以无限大平板在p点产生的场强:例4:一带电圆弧带电量为q,圆弧的弧度为,求其在圆心处的场强。例5:有一半圆弧,一半带有+Q电荷,一半带有-Q电荷求其在圆心处产生的场强。侧面上场强方向与面法线方向处处平分析可知,组成圆面的各圆环一任意封闭曲面的电通量。设p点距dq距离为r,而op=x;例4:用高斯定理求正方体的一个侧面上的电通量,摩擦起电、有正负之分、检验、产生的原因A)Faraday电磁感Electromagnetism例3:一均匀带电细圆环,半径为R,总电量为q1)电磁现象是很早发现的现象在p点场强矢量和在y所以球内场强处处为零。(1),S面内不一定没有负电荷;矢量,其大小等于单位正荷在(3),S面内不一定没有电荷,但净电荷为零。矢量可分解为。反映电偶极子本身的特征,称电偶极子的电矩两平行平面处场强值相等。1)电磁现象是很早发现的现象隔一定距离的等量异号点电荷,当点电荷间距离远远小2)通过垂直于电力线单位面积的电力线数(电路径无关,只与路径的起点和终点位置及被移A)库仑定律的适应条件:(1),S面内不一定没有负电荷;体无限长时,选离带电体有限距离远处。移到b点电场力所做的功在板内任一点P处,产生的场强:在点电荷的电场中,电场力移动电荷的功与2)不能看成点电荷的带电体可看解:任取一微元,电量为dq,在p点的场强为。表示电荷量:Q或q3、对称性分析可简化计算则O点场强为点电荷与带电球面产生场微元面积上电通量:3、高斯定理例:利用电通量定义求:一均匀无限长带电直线外穿过圆柱面的电通量;穿过任一封闭曲面的电通量。在真空中的静电场内,通过任意封闭曲面的电通量等于该封闭面所包围的电荷的电量的代数和的倍。讨论:(1),S面内不一定没有负电荷;一定有正电荷,净电荷为正。,S面内不一定没有正电荷;一定有负电荷,净电荷为负。(3),S面内不一定没有电荷,但净电荷为零。例4:用高斯定理求正方体的一个侧面上的电通量,点电荷位于体心处。例5:求均匀带电球面的电场分布。已知球面半径为R,所带总电量为q(q>0)。或R例6:求均匀带电球体的电场分布。已知球体半径为R,所带总电量为q(q>0)。3、等势面密处场强大,电场线密由对称性分析知,只有左右点电荷;电场分布又将如何?R,所带总电量为q(q>0)。例:利用电通量定义求:一均匀无限长带电直线外穿过则,穿过圆柱面的电通量:+Q产生场中放实验电荷比例常数k=9109牛顿·米2·/库仑2=9109米/法分析:正方体所围成的闭合曲面总的电通量可脱离场源存在+Q产生场中放实验电荷此微元在轴线上任一点p处的场强:S侧+例8:求无限大带电平面的电场。设电荷面密度为。+X板外:(方法二:微元法)例10:一均匀带电球面,带电量Q>0,在球面上有一小缺口,足够小,不影响电荷的原来分布。求球心O点的场强。例11:一均匀带电球体,体电荷密度,半径为,在距球心O点a处有一球形空腔,半径为,球心O’点距O点为a。求空腔内场强分布。小结:做高斯面的原则:有通量处,使E(场强大小)相等;E不相等处,使通量为零。(四)电场力的功电势电势能(2)、静电场的环路定理+(2)、电势差(3)、电势(c)电场力的功: