17次9-1 电荷的量子化 电荷守恒定律

第九章静电场物理学教程（第二版）9-1电荷的量子化电荷守恒定律电磁学法拉第的电磁感应定律：电磁一体麦克斯韦电磁场统一理论（19世纪中叶）赫兹在实验中证实电磁波的存在，光是电磁波.技术上的重要意义：发电机、电动机、无线电技术等.库仑定律：电荷与电荷间的相互作用（磁极与磁极间的相互作用）奥斯特的发现：电流的磁效应.安培发现：电流与电流间的相互作用规律.第九章静电场物理学教程（第二版）9-1电荷的量子化电荷守恒定律一电荷的量子化二电荷守恒定律在孤立系统中,电荷的代数和保持不变.强子的夸克模型具有分数电荷（或元电荷）但实验上尚未直接证明.3132（自然界的基本守恒定律之一）基本性质C10602.119e1电荷有正负之分；2电荷量子化；元电荷3同性相斥，异性相吸.),3,2,1(nneq第九章静电场物理学教程（第二版）9-2库仑定律1q12r12r21F12F一点电荷模型二库仑定律d）（12rd21F12F2q1q2q2121221012π41FerqqFrre第九章静电场物理学教程（第二版）9-2库仑定律122014πrqqFer0：真空电容率库仑力遵守牛顿第三定律re：q1指向q2的单位矢量库仑定律2121221012π41FerqqFr212120mNC108542.8112mF108542.8第九章静电场物理学教程（第二版）9-3电场强度一静电场实验证实了两静止电荷间存在相互作用的静电力，但其相互作用是怎样实现的？电荷电场电荷场是一种特殊形态的物质实物物质场第九章静电场物理学教程（第二版）9-3电场强度Q0q二电场强度单位：或11mVCN电场中某点处的电场强度等于位于该点处的单位试验电荷所受的力，其方向为正电荷受力的方向.EEqF电荷在电场中受力qF0qFE（试验电荷为点电荷、且足够小,故对原电场几乎无影响）：场源电荷Q0q：试验电荷第九章静电场物理学教程（第二版）9-3电场强度QrerQqFE200π41三点电荷的电场强度0qrEEQrQ0qEQE?0Er问第九章静电场物理学教程（第二版）9-3电场强度1q2q3q四电场强度的叠加原理0q1r1F2r3r2F3F0q由力的叠加原理得所受合力iiFF点电荷对的作用力iiiirrqqF300π410qiq故处总电场强度iiqFqFE000qiiEE电场强度的叠加原理第九章静电场物理学教程（第二版）9-3电场强度qrerqE20dπ41d电荷连续分布情况qreEErdπ41d20电荷体密度VqddVdEdrPVrVreEdπ4120点处电场强度Pre第九章静电场物理学教程（第二版）9-3电场强度qPsd电荷面密度SqddSrSreσEdπ4120qld电荷线密度lqddlrlreEdπ4120EdrEdrP第九章静电场物理学教程（第二版）9-3电场强度qqqq电偶极矩（电矩）0rqpp例1电偶极子的电场强度0r电偶极子的轴0r讨论（1）电偶极子轴线延长线上一点的电场强度20r20rAxOxEE第九章静电场物理学教程（第二版）9-3电场强度irxqE200)2(π41irxqE200)2(π41irxxrqEEE220200)4(2π40rxixqrE3002π41302π41xpqqEE20r20rAxOx第九章静电场物理学教程（第二版）9-3电场强度qq0rxyBy（2）电偶极子轴线的中垂线上一点的电场强度EEErr20π41rqEE202)2(ryrrrrrEEEEx0cos2根据对称性可知300π41rqrEExrr2cos0第九章静电场物理学教程（第二版）9-3电场强度2/320200)4(π41ryiqrE0ry300π41yiqrE30π41yp202)2(ryr300π41rqrEExqq0rxyByEEErr第九章静电场物理学教程（第二版）9-3电场强度xqyxzOPRrrerlE20dπ41dEEd由对称性有iEExR解例2正电荷均匀分布在半径为的圆环上.计算在环的轴线上任一点的电场强度.qPlqdd)π2(Rq第九章静电场物理学教程（第二版）9-3电场强度xqyxzORrlqddrerlE20dπ41dP)π2(RqcosddEEEllxrxrl20π4dRrlxπ2030π4d23220)(π4Rxqx第九章静电场物理学教程（第二版）9-3电场强度23220)(π4RxqxExqyxzORrlqddPE讨论Rx（1）20π4xqE（点电荷电场强度）0,00Ex（2）RxxE22,0dd（3）R22R22EOx第九章静电场物理学教程（第二版）9-3电场强度23220)(π4RxxqE20πRqEdRRqdπ2d例3均匀带电薄圆盘轴线上的电场强度.有一半径为,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.0RxPRRd2/122)(Rx23220)(π4ddRxxqEx23220)(d2RxRxRxyzO0R解由例１第九章静电场物理学教程（第二版）9-3电场强度xEEd)11(220220RxxxE0RxyzOEdRPRd002/3220)(d2RRxRRx23220)(d2dRxRxREx第九章静电场物理学教程（第二版）9-3电场强度0Rx02E0Rx20π4xqE（点电荷电场强度）讨论22021220211)1(xRxR无限大均匀带电平面的电场强度)11(220220RxxxE