2第1章真空中静电场1(电场强度)

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1、电磁学1第一章（ElectricFieldsofStationaryElectricCharges）静止电荷的电场静电场相对观测者静止的电荷产生的电场2§1.1电荷、电荷守恒定律§1.2库仑定律§1.3电场和电场强度§1.4叠加法求场强§1.5电场线和电通量§1.6高斯定理§1.7高斯定理应用举例本章目录3§1.1电荷、电荷守恒定律（electriccharge,lawofconservationofcharge）一、电荷的种类1、富兰克林——命名正、负电荷2、电子的“半径”3、质子、中子的电荷分布质子内部的电荷分布中子内部的电荷

2、分布4三、电荷的量子性1、基本单元——电子所带的电量2、电荷基本单元的实验测定——密立根油滴实验3、分数基本单元电荷的假定——夸克二、电荷的度量—电量（quantityofelectricity）带电体所带电荷的多少，单位是库[仑]（C）总电量：正、负电量的代数和5四、电荷的相对论不变性氢分子氦原子1、两种粒子的电子的运动状态差异不大——两个电子作为核外电子2、氦原子的能量远远大于氢分子的能量——100万倍——核内质子的运动状态差异很大3、氦原子和氢分子都是电中性的——电荷的电量与其运动状态无关6五、电荷守恒定律对于一个系统，如果出

3、入其边界的净电荷为零，那么不论其内部进行什么过程，系统的总电量不变。电子对的湮灭意义：解释物体带电；电中和；电流……总电量：正、负电量的代数和1、点电荷（pointcharge）六、两个理想模型2、电偶极子（electricdipole）71785年，库仑通过扭称实验得到。1、表述相对于惯性系观察，自由空间（或真空中），两个静止点电荷之间的相互作用力大小，与它们的电量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比；作用力的方向沿着它们的联线，同号电荷相斥，异号电荷相吸。§1.2库仑定律（Coulomblaw）8为单位矢量，从施力电荷指向受

4、力电荷若两电荷同号斥力若两电荷异号吸引力方向方向9第二种高斯制中K=1库仑定律的形式简单2、库仑定律中的K有两种取法第一种国际单位制(SI)中10施力受力3.SI中库仑定律的常用形式令（有理化）真空中的介电常数（dielectricconstantofvacuum)或真空电容率(F/m)11•自由空间（或真空）中点电荷间的相互作用•施力电荷对观测者静止（受力电荷可运动）4、库仑定律适用的条件：5、感受一下库仑力：例1.2看看原子核内的静电斥力有多大？例1.1计算表明：氦原子中的电子与质子静电力是其万有引力的倍！6、静电力的叠加原理：

5、点电荷间的相互作用力不受其它电荷的影响注意矢量的书写方法●粗黑斜体●或加箭头矢量和12早期：电磁理论是超距作用理论后来:法拉第提出近距作用并提出力线和场概念一、电场(electricfield)电荷周围存在电场1.电场的宏观表现对放其内的任何电荷都有作用力电场力对移动电荷作功（电场强度）（电势）§1.3电场和电场强度（electricfieldandelectricfieldintensity）132.静电场相对于观察者静止的电荷产生的电场是电磁场的一种特殊形式二、电场强度电量为Q的带电体在空间产生电场描述场中各点电场强弱的物理量是

6、电场强度14思考试验电荷必须满足两小：电量充分地小线度足够地小试验电荷放到场点P处，试验电荷受力为试验表明：确定场点比值与试验电荷无关电场强度定义定义方法：为什么？15讨论1)2)矢量场3)SI中单位4)电荷在场中受的电场力点电荷在外场中受的电场力或一般带电体在外场中受力161.点电荷Q的场强公式要解决的问题是：场源点电荷Q的场中各点电场强度。解决的办法：根据库仑定律和场强的定义。由库仑定律有，首先，将试验点电荷q放置场点P处§1.4叠加法求场强171)球对称由库仑定律由场强定义讨论2)场强方向：正电荷受力方向由上述两式得182.场

7、强叠加原理任意带电体的场强1）如果带电体由n个点电荷组成，如图由电力叠加原理由场强定义整理后得或根据电力叠加原理和场强定义192）如果带电体电荷连续分布，如图把带电体看作是由许多个电荷元组成，然后利用场强叠加原理求解。P求电荷体系产生的电场的三大环节：电荷元+点电荷场强公式+叠加原理对称性简单先分解后叠加！矢量20体电荷密度面电荷密度线电荷密度电荷密度21例1电偶极子的场首先看一对相距为l的等量异号点电荷的电场强度：根据场强叠加原理：22若从电荷连线的中点向场点P画一位矢且满足：r>>l的条件，则这一对等量异号点电荷叫做电偶极子(e

8、lectricdipole)描述的物理量是电偶极矩(electricmoment)，定义式：方向：从负点电荷指向正点电荷23再利用电偶极子必须满足r>>l的条件得：推导电偶极子的场强：由一对等量异号点电荷的场出发：24特殊情况：1）连