83电场强实用教案

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1、 电荷(dinh)(dinh)间作用电荷间作用原有不同看法(kn f(kn f) )，在很长的时间内，人们认为带电体之间是超距作用，即二者直接作用，发生作用也不用时间传递。 到了上世纪，法拉第提出新的观点，认为在带电体周围存在着电场，其他带电体受到的电力是电场给予的 两种看法 超距作用： 电荷不需传递时间直接作用电荷 场观点： 电荷电荷场近代物理学证明后者是正确的 第1页/共30页第一页，共31页。静电场的主要表现 电场力：放到电场中的电荷要受到电场力作用 电场力作功：电荷在电场中移动时，电场力要作功 第2页/共30页第二页，共31页。q0qE EF F试验电荷带电量和几何(j h)线度足够小

2、的点电荷rerqqF2004从静电场的力的表现出发，利用试验电荷来引出电场强度(qingd)(qingd)概念来描述电场的性质 试验电荷q q0 0 , ,所受的电场力为 试验发现，将q q0 0加倍,则其所受电场力加倍 0q02q03q0nq实验电荷： Fn受力： FF2F3 00003322nqFnqFqFqF 实验电荷力第3页/共30页第三页，共31页。可见其比值(bzh)与试验电荷无关,只与该点的电场性质有关.因此，我们将F/q0定义为描述电场的量电场强度（矢量）rerqqF2004rerqqF200410qFE电场强度电场强度单位正试验电荷单位正试验电荷(dinh)在电场中某点在电场

3、中某点所受到的力。所受到的力。E的方向为正试验电荷的方向为正试验电荷(dinh)受力受力的方向。的方向。它与试验电荷无关，只决定于场源电荷和场点的位置，反映电场本身(bnshn)的性质。rerq 2041单位：单位：牛顿牛顿/库仑（库仑（ NC-1）或伏特）或伏特/米米(V/m)。方向：方向：正试验电荷在该点的受力方向。正试验电荷在该点的受力方向。第4页/共30页第四页，共31页。rerq 2041Fq在A处产生的场强为：假设A处有试验电荷，试验电荷受力为 ，则有：rerqqqqFE2000041qArr由q指向A q0 Aq rE与同向由*点电荷电场(din chng)球对称 x ，无限长均

4、匀带电(di din)直线，,222llxxE02推论：半无限(wxin)(wxin)长带电直导线垂直断面上一点的电场)(40jixE202xlE2042xl204xq相当于点电荷的电场。积分得xp3. xl ，无穷远点场强，222xlxxy第17页/共30页第十七页，共31页。oxRq例3：均匀带电圆环轴线上一点(y din)的场强。设半径为R，带电量为q。xdqE EdE EdxdEydEydExdErdq解：电荷(dinh)元dq的场rerdqEd2041由于电荷的对称性，场强只有(zhyu)轴向分量, Ey=0 xEE dldq第18页/共30页第十八页，共31页。oxRqxdqE E

5、dE EdxdEydEydExdErdqqxxdEEE0qdE0cosrxcosqrxrdqE0204r 与 x 都为常量(chngling)RdlrxE203042/3220)(4Rxqx第19页/共30页第十九页，共31页。2/3220)(4RxqxE1. 环心处：x=0, E=02. 当 x R, , 32/322)(xRx2041xqE相当于将带电(di din)圆环所带电(di din)量全部集中与环心的点电荷激发的场。3. 场强极大值位置(wi zhi)：0dxdE令0)(42/3220 RxqxdxdRx22第20页/共30页第二十页，共31页。R22EoxR22第21页/共30

6、页第二十一页，共31页。例4.4.利用带电量为 Q Q ，半径为 R R 的均匀(jnyn)(jnyn)带电圆环在其轴线上任一点的场强公式：232204xRQxE推导一半径为 R R、电荷面密度为 的均匀带电圆盘在其轴线上任一点(y di(y din)n)的场强，并进一步推导电荷面密度为 的“无限大”均匀带电平面的场强。第22页/共30页第二十二页，共31页。解：设盘心 o o 点处为原点，x x 轴沿轴线方向，如图所示，带电圆盘可看成许多同心的圆环组成，取一半径(bnjng)(bnjng)为r r，宽度为dr dr 的细圆环，带电量为rdrdq2232204xrdqxdE232202xrrd

7、rxRxrrdrxdEE0232202pdEXRrdrRxrx022012220112xRxx第23页/共30页第二十三页，共31页。q 当 R R 或xRxR时，ERxqx2020244即在远离(yun l)带电平面处的场相当于点电荷的场强。第24页/共30页第二十四页，共31页。补充(b(bchng)chng)例题 电场中某点场强的方向电场中某点场强的方向(fngxing)(fngxing)，就是将点电，就是将点电荷放在该点所受电场力的方向荷放在该点所受电场力的方向(fngxing)(fngxing)。 在以点电荷为中心在以点电荷为中心(zhngxn)(zhngxn)的球面上，由该点电荷的

8、球面上，由该点电荷所产生的场强处处相同。所产生的场强处处相同。C.C.场强方向可由场强方向可由 E E= =F F/ /q 定出，其中定出，其中 q 为试验电荷的电为试验电荷的电量，量，q 可正、可负，可正、可负，F F 为试验电荷所受的电场力。为试验电荷所受的电场力。以上说法都不正确。 C 1. .下列几个说法中哪一个是正确的？第25页/共30页第二十五页，共31页。2.一带电体可作为点电荷处理(chl)的条件是 电荷必须电荷必须(bx)(bx)呈球形分布。呈球形分布。 带电体的线度很小。带电体的线度很小。 带电体的线度与其它带电体的线度与其它(qt)(qt)有关长度相比可忽略不计。有关长度

9、相比可忽略不计。电量很小。电量很小。 C 第26页/共30页第二十六页，共31页。3.一带电细线弯成半径(bnjng)为 R 的半圆形，电荷线密度为 =0sin，式中 为半径(bnjng)R 与 x 轴所成的夹角，0 为一常数，如图所示，试求环心 o 处的电场强度。0 xyR解：在 处取电荷(dinh)元，其电量为dldq它在o点处产生(chnshng)的场强为204RdqdE0 xydEydExdEdqRd004sindRsin0在 x、y 轴上的二个分量cosdEdExsindEdEy第27页/共30页第二十七页，共31页。cosdEdExsindEdEy0000cossin4dREx02

10、00sin4dREyj ji iE EyxEE0 xydEydExdEdqR008j jR008第28页/共30页第二十八页，共31页。作业(zuy)（大学物理习题精选(2)P.1）1 选择题 1、2、482 填空题 2、33 计算题 1、2、5第29页/共30页第二十九页，共31页。谢谢大家(dji)观赏！第30页/共30页第三十页，共31页。NoImage内容(nirng)总结一、电场。电场存在于电荷周围空间的一种物质。电场力：放到电场中的电荷要受到电场力作用。电场力作功：电荷在电场中移动时，电场力要作功。试验电荷带电量和几何线度足够小的点电荷。单位(dnwi)：牛顿/库仑（ NC-1）或伏特/米(V/m)。方向：正试验电荷在该点的受力方向。2、任意带电体（连续带电体)的场强。设半径为R，带电量为q。当xR时，。谢谢大家观赏第三十一页，共31页。