第五章第五章 静电场静电场5-1 5-1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律物理学物理学第五版第五版一一 电荷的量子化电荷的量子化1 种类种类:4 电荷的量子化电荷的量子化: :2 性质性质:正电荷，负电荷正电荷，负电荷库仑库仑（C）同种相斥，异种相吸同种相斥，异种相吸3 量度量度:1第五章第五章 静电场静电场5-1 5-1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律物理学物理学第五版第五版二二 电荷守恒定律电荷守恒定律 不管系统中的电荷如何迁移，系统的不管系统中的电荷如何迁移，系统的电荷的代数和保持不变电荷的代数和保持不变.（自然界的基本守恒定律之一）（自然界的基本守恒定律之一）2第五章第五章 静电场静电场5-1 5-1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律物理学物理学第五版第五版库仑库仑 (C.A.Coulomb 1736 1806） 法国物理学家，法国物理学家，17851785年通过年通过扭秤实验扭秤实验创立创立库库仑定律仑定律, , 使电磁学的研使电磁学的研究从定性进入定量阶段究从定性进入定量阶段. . 电荷的单位库仑以他的电荷的单位库仑以他的姓氏命名姓氏命名. .3第五章第五章 静电场静电场5-1 5-1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律物理学物理学第五版第五版 库仑定律库仑定律为为真空电容率真空电容率 点电荷：点电荷：抽象模型抽象模型受受 的的力力4第五章第五章 静电场静电场5-1 5-1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律物理学物理学第五版第五版大小：大小：方向：方向：和和 同号相斥，异号相吸同号相斥，异号相吸.5第五章第五章 静电场静电场5-1 5-1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律物理学物理学第五版第五版一一 静电场静电场静电场静电场: 静止电荷周围存在的电场静止电荷周围存在的电场电电 荷荷电电 场场电电 荷荷物物 质质实物实物场场6第五章第五章 静电场静电场5-1 5-1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律物理学物理学第五版第五版二二 电场强度电场强度1 试验电荷试验电荷 点电荷点电荷 电荷足够小电荷足够小2 电场强度电场强度场源电荷场源电荷试验电荷试验电荷7第五章第五章 静电场静电场5-1 5-1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律物理学物理学第五版第五版 单位单位: : 和和试试验电荷无关验电荷无关 电荷电荷q受电场力受电场力: : 定义定义: : 单位正试验电荷所受的电场力单位正试验电荷所受的电场力场源电荷场源电荷试验电荷试验电荷8第五章第五章 静电场静电场5-1 5-1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律物理学物理学第五版第五版三三 点电荷电场强度点电荷电场强度+ -P9第五章第五章 静电场静电场5-1 5-1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律物理学物理学第五版第五版四四 电场强度叠加原理电场强度叠加原理 点电荷点电荷系的电场系的电场10第五章第五章 静电场静电场5-1 5-1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律物理学物理学第五版第五版 电荷连续分布的电场电荷连续分布的电场电荷电荷体体密度密度 +11第五章第五章 静电场静电场5-1 5-1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律物理学物理学第五版第五版电荷电荷面面密度密度 电荷连续分布的电场电荷连续分布的电场+12第五章第五章 静电场静电场5-1 5-1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律物理学物理学第五版第五版电荷电荷线线密度密度 电荷连续分布的电场电荷连续分布的电场13第五章第五章 静电场静电场5-1 5-1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律物理学物理学第五版第五版电偶极矩电偶极矩( (电矩电矩) )五五 电偶极子的电场强度电偶极子的电场强度电偶极子的轴电偶极子的轴+-14第五章第五章 静电场静电场5-1 5-1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律物理学物理学第五版第五版（1）轴线延长线上一点的电场强度轴线延长线上一点的电场强度.+-15第五章第五章 静电场静电场5-1 5-1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律物理学物理学第五版第五版.+-16第五章第五章 静电场静电场5-1 5-1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律物理学物理学第五版第五版（2）轴线中垂线上一点的电场强度轴线中垂线上一点的电场强度.+-.17第五章第五章 静电场静电场5-1 5-1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律物理学物理学第五版第五版例例8-6. 求一均匀带电直线在求一均匀带电直线在P点的电场。点的电场。 解：解：建立直角坐标系建立直角坐标系 取线元取线元 dx 带电带电将将投影到坐标轴上投影到坐标轴上xdxyP电场强度的计算电场强度的计算第五章第五章 静电场静电场5-1 5-1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律物理学物理学第五版第五版 积分变量代换积分变量代换 代入积分表达式代入积分表达式 同理可算出同理可算出xdxPy电场强度的计算电场强度的计算第五章第五章 静电场静电场5-1 5-1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律物理学物理学第五版第五版无限长均匀带电直线的场强：无限长均匀带电直线的场强：极限情况，由极限情况，由当直线长度当直线长度电场强度的计算电场强度的计算第五章第五章 静电场静电场5-1 5-1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律物理学物理学第五版第五版(2)半无限长带电线半无限长带电线(即待求场点位于带电线一端即待求场点位于带电线一端)：此时此时(3)当当a ,即待求场点位于无穷远即待求场点位于无穷远这正是点电荷的埸强公式。这正是点电荷的埸强公式。21第五章第五章 静电场静电场5-1 5-1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律物理学物理学第五版第五版 例例1 1 正电荷正电荷q均匀分布在半径为均匀分布在半径为R的圆环的圆环上上. 计算通过环心点计算通过环心点O并垂直圆环平面的轴并垂直圆环平面的轴线上任一点线上任一点P处处的电场强度的电场强度.22第五章第五章 静电场静电场5-1 5-1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律物理学物理学第五版第五版解解23第五章第五章 静电场静电场5-1 5-1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律物理学物理学第五版第五版（1）（2）（3）讨讨 论论24第五章第五章 静电场静电场5-1 5-1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律物理学物理学第五版第五版 例例2 有一半径为有一半径为R，电荷均匀分布的薄圆电荷均匀分布的薄圆盘，其电荷面密度为盘，其电荷面密度为 . 求通过盘心且垂直求通过盘心且垂直盘面的轴线上任意一点处的电场强度盘面的轴线上任意一点处的电场强度. 25第五章第五章 静电场静电场5-1 5-1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律物理学物理学第五版第五版解解rdr26第五章第五章 静电场静电场5-1 5-1 电荷的量子化电荷的量子化 电荷守恒定律电荷守恒定律物理学物理学第五版第五版讨讨 论论27