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1、1,库仑定律给出了两个静止点电荷间的相互作用力，但没有说明作用是通过什么途径发生的。历史上围绕电力的传递问题有过长期的争论，一种观点是超距作用；另一种观点是近距作用。近代物理发展已证明近距作用的观点才是正确的。,电荷与电荷之间存在相互作用是通过电荷在其周围产生的电场来实现的。任何电荷的周围都存在一种特殊的物质，这种物质叫电场。,一 、静电场,电场的基本特性是对处在场中的电荷有力的作用，电场对电荷的作用力叫电场力。,2,静电场:相对于观察者静止的电荷所产生的场。,现代科学和技术的发展充分证明电场的存在，电磁场与实物粒子一样具有质量、能量和动量等基本属性。,3,二、电场强度,试验电荷（检验电荷）,
2、点电荷 电荷足够小,必须满足的两个条件：,(1) 所带电量要足够小，以不至于影响原来的电场分布。,(2) 其线度要足够小，以至于所得的结果能精确反映电场各“点”的性质。,为叙述方便，在下面讨论中均用正电荷作试探电荷。,试探电荷与点电荷有何不同？,思考,4,设静止的场源电荷 在其周围空间激发电场，现将试验电荷 引入此电场中的不同点（简称场点）,电场中某一点的电场强度,5,在电场某点处，场强的大小等于单位正电荷在该点所受的电场力的大小，场强的方向与该单位正电荷在该点处所受电场力的方向相同。,一般来讲，空间不同点的场强的大小和方向都是不同的，即电场强度是空间位置的函数，,在SI中，场强单位：牛/库,
3、6,若将电量为 的点电荷置于场强为 的某点，则该点电荷所受的电场力为,电场是矢量场，若空间各点场强的大小和方向都相同，则称为均匀电场或匀强电场。,7,三、电场强度的计算,1 点电荷电场强度,8,点电荷的场是球对称的非均匀电场，位于场源电荷所在点为球心的同一球面上的各点，场强的大小是相同的，但各点场强方向不同，分别沿各点所在的球径。,点电荷电场中某点的场强 的大小与场源电荷所带的电量 成正比，与该点到场源电荷的距离 的平方成反比；场强 的方向沿该点与场源电荷所在点的连线。 为正时， 与 方向相同， 为负时， 与 方向相反。,9,2 电场强度叠加原理 点电荷系的电场,设真空中存在几个电荷 ，,根据
4、力的叠加原理，作用在q0上的总电场力为,上式两边除以q0得，,10,这一结论称为场强叠加原理。,点电荷系在空间任一点激发的总场强等于各个点电荷单独存在时对该点所激发的场强的矢量和。,11,例5-2 有两个大小相等的点电荷+q 和-q ，当它们之间的距离比考察的场点到它们的距离小得多时，这一带电系统称为电偶极子。,求两个点电荷连线的中垂线上任一点的电场强度。,电偶极子的轴,电偶极矩(电矩),方向：由负电荷沿偶极子轴线指向正电荷。,电矩是表征电偶极子特性的物理量。,12,解 建立如图所示坐标系,正、负电荷在P点激发的电场场强为,13,总电场场强为,电偶极子是一个重要的物理模型，在研究电介质的极化、
5、电磁波的发射和吸收等问题时，都要用到这个模型。,14,3 电荷连续分布的电场,把带电体看成是许多极小的连续分布的电荷元 组成。,电荷面分布,电荷体分布,电荷线分布,15,每一个电荷元 都当作点电荷来处理，而电荷元 在 点所激发的场强，按点电荷的场强公式,根据场强叠加原理,整个带电体在 点激发的场强为,16,计算时将上式在坐标系中进行分解，再对坐标分量积分。,解 建立直角坐标系,例5-3 求一均匀带电直线在P点的电场。,取线元,带电,式中 x、r、 都是变量,需进行积分变量代换.,由此得,由图可知,将以上两式对整个带电细棒积分,19,20,其矢量表示式为,场强的大小,当直线长度,极限情况，由,讨
6、论,22,无限长均匀带电直线的场强,无限长带电直导线附近某点的场强 大小与该点离带电直线的距离 成反比，场强 的方向垂直与直线。,无限长均匀带电直线的场强分布具有轴对称性。,23,例5-4 正电荷q均匀分布在半径为R的圆环上。 计算通过环心点O并垂直圆环平面的轴线上任一点P处的电场强度。,24,解,由对称性,25,由对称性,26,即在远离环心的地方，带电环的场强可视为电荷全部集中在环心处所产生的场强。,（1）,（2）,（3）,讨论,27,例5-5 有一半径为R，电荷均匀分布的薄圆盘，其电荷面密度为 . 求通过盘心且垂直盘面的轴线上任意一点处的电场强度.,28,解,由例5-4均匀带电圆环轴线上一点的电场,29,讨论,如何求无限大均匀带电平面的电场？,30, 0 时，平面带正电， 的方向由平面指向两侧；, 0 时，平面带负电， 的方向由两侧指向平面。,无限大均匀带电平面的场强，匀强电场.,31,以上几例可看出，空间各点的场强完全决定于电荷的分布情况，如果给定电荷的分布，原则上就能算出任一点的场强。计算的方法是利用点电荷在周围激发场强的表达式和场强叠加原理。,计算步骤：,先任取电荷元dq，写出dq在待求点处场强的矢量式。,适当选取坐标系，将场强分别投影到坐标轴上，然后进行积分，最后求总场强。,电荷分布具有对称性，则根据对称性分析，有的分量可推知其值为零，这就只需求出余下分量就行。,
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