002-電磁學(xué)-趙凱華-電場(chǎng)強(qiáng)度

1、2005.2.,北京大學(xué)物理學(xué)院王稼軍編寫(xiě),§2.電場(chǎng)強(qiáng)度 p72 1-8、9、10、12,電場(chǎng) 庫(kù)侖定律給出了兩個(gè)點(diǎn)電荷相互作用的定量關(guān)系問(wèn)題：相互作用是如何傳遞的？,電荷,直接、瞬時(shí),電荷,超距作用,電荷,電荷,傳遞需要時(shí)間,近距作用,,,,,兩者爭(zhēng)論由來(lái)已久,近代物理證明電場(chǎng)傳遞相互作用,,,2005.2.,北京大學(xué)物理學(xué)院王稼軍編寫(xiě),被作用者靜止，滿足牛三,被作用者運(yùn)動(dòng)，由于推遲勢(shì)，不滿足牛三,,看上去與牛三

2、矛盾實(shí)際上正說(shuō)明電荷間有第三者——場(chǎng)，前者電荷靜止，場(chǎng)的動(dòng)量不變——作用力對(duì)等后者場(chǎng)的動(dòng)量發(fā)生變化，作用力不對(duì)等將場(chǎng)包含進(jìn)去，依然滿足牛頓第三定律,2005.2.,北京大學(xué)物理學(xué)院王稼軍編寫(xiě),電場(chǎng)強(qiáng)度矢量,電荷q所受的力的大小為,,引入試探電荷q0 ：幾何線度充分小——點(diǎn)電荷電量充分小——小到什么程度？,2005.2.,北京大學(xué)物理學(xué)院王稼軍編寫(xiě),電場(chǎng)強(qiáng)度定義,從F中扣除q0可得,,,單位 牛頓/庫(kù)侖 NC-1

3、 [I-1LMT-1],2005.2.,北京大學(xué)物理學(xué)院王稼軍編寫(xiě),場(chǎng)強(qiáng)疊加原理,實(shí)際就是力的疊加原理 點(diǎn)電荷組在空間某點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)等于各點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)的矢量和。,點(diǎn)電荷組,,連續(xù)帶電體,,2005.2.,北京大學(xué)物理學(xué)院王稼軍編寫(xiě),注意,上式是矢量積分，具體計(jì)算時(shí)，要化成標(biāo)量積分 dq是什么？積分限如何確定？幾重積分？ 由帶電體的電荷分布決定,2005.2.,北京大學(xué)物理學(xué)院王稼軍編寫(xiě),電場(chǎng)線 p11

4、圖,2005.2.,北京大學(xué)物理學(xué)院王稼軍編寫(xiě),p12例題2：,,,計(jì)算電偶極子臂的延長(zhǎng)線上和中垂線上的場(chǎng)強(qiáng)分布,設(shè),2005.2.,北京大學(xué)物理學(xué)院王稼軍編寫(xiě),（1）延長(zhǎng)線上,,,,l <<r,定義,,,2005.2.,北京大學(xué)物理學(xué)院王稼軍編寫(xiě),(2)中垂線上,y方向：分量抵消,x方向：投影方向相同,2005.2.,北京大學(xué)物理學(xué)院王稼軍編寫(xiě),電偶極子電場(chǎng)線,2005.2.,北京大學(xué)物理學(xué)院王稼軍編寫(xiě),P15 例題3:

5、,求均勻帶電棒中垂面上的場(chǎng)強(qiáng)分布，設(shè)棒長(zhǎng)為2l，帶電總量為q。微元法步驟取微元對(duì)稱性分析積分 討論,2005.2.,北京大學(xué)物理學(xué)院王稼軍編寫(xiě),1.取微元,方向如圖,2.對(duì)稱性分析,2005.2.,北京大學(xué)物理學(xué)院王稼軍編寫(xiě),3.積分,,,,,,2005.2.,北京大學(xué)物理學(xué)院王稼軍編寫(xiě),4.討論,即為與無(wú)限長(zhǎng)均勻帶電棒相距r處的場(chǎng)強(qiáng)具有軸對(duì)稱性，相同的r處， E相同思考：若上題中求的不是中垂面上的場(chǎng)強(qiáng) Ez=0?,,

6、,2005.2.,北京大學(xué)物理學(xué)院王稼軍編寫(xiě),例題：,求均勻帶電圓環(huán)軸線上的場(chǎng)強(qiáng)分布，設(shè)圓環(huán)半徑為a，帶電總量為Q。解：1）取微元：,,,,2005.2.,北京大學(xué)物理學(xué)院王稼軍編寫(xiě),2.對(duì)稱性分析,y方向投影，抵消，Ey=0 x方向，同向,3.求積分,,,,,2005.2.,北京大學(xué)物理學(xué)院王稼軍編寫(xiě),討論：當(dāng) x>>a時(shí),思考：求均勻帶電圓盤(pán)軸線上一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)，如何取微元？ 正方形帶電線框中垂線上一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)？長(zhǎng)方

7、形帶電板中垂線上一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)？,,就是點(diǎn)電荷的電場(chǎng),2005.2.,北京大學(xué)物理學(xué)院王稼軍編寫(xiě),§2.6 帶電體在電場(chǎng)中受的力及其運(yùn)動(dòng),自學(xué) p16 習(xí)題 p74 1－27屬于電學(xué)中的受力問(wèn)題要求：會(huì)計(jì)算電荷在電場(chǎng)中受力 點(diǎn)電荷系在電場(chǎng)中所受的力和力矩,2005.2.,北京大學(xué)物理學(xué)院王稼軍編寫(xiě),密立根油滴實(shí)驗(yàn)和電荷的量子性,1834年法拉第由實(shí)驗(yàn)得出電解定律，表明： 為了析出1mol單價(jià)元素需要相等的電

8、量F（法拉第常數(shù)）——1mol單價(jià)離子的電量看出 e=F/NA——基本電荷 1891年斯通尼把基本電荷取名為“電子（electron）”,并根據(jù)上式估算出e的大小1897年J.J.湯姆孫的陰極射線實(shí)驗(yàn)確定射線是負(fù)電粒子流，并測(cè)出其荷質(zhì)比為氫離子的千余倍，從而發(fā)現(xiàn)比氫原子更小的基本粒子——電子；,2005.2.,北京大學(xué)物理學(xué)院王稼軍編寫(xiě),1909年密立根通過(guò)直接測(cè)量油滴的電荷，直接證實(shí)了電荷的量子性。,帶電油滴滴入勻強(qiáng)電場(chǎng),,,