物理學的第二次大綜合法拉第的電磁感應定律：

電磁一體麥克斯韋電磁場統一理論（19世紀中葉）赫茲在實驗中證實電磁波的存在，光是電磁波.技術上的重要意義：發電機、電動機、無線電技術等.庫侖定律：

電荷與電荷間的相互作用（磁極與磁極間的相互作用）奧斯特的發現：

電流的磁效應，安培發現電流與電流間的相互作用規律.

一

掌握描述靜電場的兩個物理量——電場強度和電勢的概念，理解電場強度

是矢量點函數，而電勢V則是標量點函數.

二

理解高斯定理及靜電場的環路定理是靜電場的兩個重要定理，它們表明靜電場是有源場和保守場.

三

掌握用點電荷電場強度和疊加原理以及高斯定理求解帶電系統電場強度的方法；并能用電場強度與電勢梯度的關系求解較簡單帶電系統的電場強度.

四掌握用點電荷和疊加原理以及電勢的定義式求解帶電系統電勢的方法.教學基本要求第8章真空中的靜電場（研究描寫靜電場的基本性質的物理量，反映靜電場性質的基本定理。）§8-1電荷和電場一、電荷（1）電荷的種類：正電荷、負電荷（2）電荷的性質：同號相斥、異號相吸電量：電荷的多少單位：庫侖符號：C(靜電場:相對于觀察者靜止的電荷產生的電場)（3）電荷的電量是量子化的：q=n(4)電荷守恒定律：在一個孤立系統內發生的過程中,正負電荷的代數和保持不變。二、庫侖定律2、庫侖定律：真空中兩個靜止的點電荷之間的作用力F的大小與兩電荷q1，q2乘積成正比，與它們之間的距離r的平方成反比，作用力沿著這兩個點電荷的連線，同號電荷相斥，異號電荷相吸。1、點電荷：帶電體線度<<r（線度可以忽略），有m、q的點（帶電體）。真空介電常數。單位矢量，由施力物體指向受力物體。電荷q1作用于電荷q2的力。進行有理化方向根據同號相斥，異號相吸來判定。02210rrqqε41Fπ=*關于庫侖定律的討論:①庫侖定律包含同性相斥，異性相吸這一結果。*q1和q2同性，則q1q2>0,F

和r0同向。斥力或,,*q1和q2異性，則q1q2<0,F

和r0反向。引力或,,②庫侖定律只適用兩個點電荷之間的相互作用。③庫侖定律也可表示為：三、靜電力的疊加原理：作用于某電荷上總靜電力等于其他點電荷單獨存在時作用于該電荷靜電力的矢量和。由施力物體指向受力物體的矢量。解

在氫原子內,電子和質子的間距為.求它們之間電相互作用和萬有引力,并比較它們的大小.（微觀領域中,萬有引力比庫侖力小得多,可忽略不計.）*關于庫侖力和萬有引力的比較:例1：相距為2a處，有兩個正點電荷，電量都是+q的,有－（q’）在中垂線x處，求(1)q’所受靜電力；(2)X＝？時，q’受力最大?aaq’qqoxx解（1）以連線的中點為原點，沿中垂線做ox軸，q’在x處方向沿x方向。（2）四、電場、電場強度*靜電場的性質：電荷與電荷之間通過電場傳遞相互作用。①靜電場對處于其中的任何帶電體都有力的作用。②當帶電體在電場中移動時電場力將對帶電體作功。靜電場：相對于觀察者靜止的帶電體周圍存在的電場。1、電場：帶電體在其周圍空間產生的特殊形式的物質。電荷電場電荷實物物質

場2、電場強度（簡稱場強）由靜電場的性質①引出的反映電場性質的物理量。（試驗電荷為點電荷、且足夠小,故對原電場幾乎無影響）：場源電荷：試驗電荷

電場中某點處的電場強度

等于位于該點處的單位試驗電荷所受的力，其方向為正電荷受力方向.

電荷在電場中受力

④電場強度的單位：N/c

或V/m③

電場強度是空間位置的函數：①電場強度是反映電場性質的物理量，與引入到電場中的電荷q0無關。②電場強度是矢量，方向為正電荷在該處所受電場力的方向。*關于電場強度的討論：3、場強疊加原理電場中任一場點處的總場強等于各個點電荷單獨存在時在該點各自產生的場強的矢量和。任何帶電體都可以看作許多點電荷的集合，由場強疊加原理可計算任意帶電體產生的場強。證：有n個點電荷，在p點放一試探電荷，q0受力：五、場強的計算1、點電荷產生電場的電場強度(庫侖定律＋電場定義）+-2.點電荷系的電場設真空中有n個點電荷q1,q2,…qn，則P點場強：分量式：--+++p--+++p例2

電偶極子如圖已知：q、-q、r>>l，電偶極矩求：A點及B點的場強。+-設+q和-q的場強解:

A點場強：分別為和+-B點場強：+-θθ+-結論：∝∝3.連續分布的帶電體的電場分布電荷元隨不同的電荷分布應表達為：∫Ex=dExEy=dEyEz=dEz∫∫∫線電荷面電荷體電荷電荷元dq

－線密度，細棒，帶電直導線

－面密度，例：薄圓盤

－電荷體密度，例：圓柱體電荷面密度電荷線密度電荷體密度點處電場強度例3

均勻帶電細桿（q,L),求O

點的電場。已知：

q

、

a

、

1、

2、

。oarlqdlyxdEydEdEx解：①取電荷元③確定的大小②確定的方向④建立坐標，將投影到坐標軸上⑤選擇積分變量r、θ、l是變量，選θ作為積分變量oarlqdlyxdEydEdEx討論:(1)若方向垂直于細桿指向o點。則無限長均勻帶電直線的場強為:當λ<0,E

<0,E方向垂直帶電導體向里當λ>0,E

>0,E方向垂直帶電導體向外（2）半無限長端點處：pO

例4

電量為＋Q均勻地分布在一個半徑為R的金屬半圓環上，計算圓環中心o處的電場強度。解：電荷連續分布，在圓環上取一長為dl的電荷元以o點為原點，建立ox，oy軸，根據電荷分布的對稱性，電場關于x軸對稱，y軸分量抵消。由對稱性有解

例5正電荷均勻分布在半徑為的圓環上.計算在環的軸線上任一點的電場強度.討論（1）（點電荷電場強度）（2）（3）例6均勻帶電薄圓盤軸線上的電場強度.

有一半徑為,電荷均勻分布的薄圓盤,其電荷面密度為.求通過盤心且垂直盤面的軸線上任意一點處的電場強度.解由例5（點電荷電場強度）討論無限大均勻帶電平面的電場強度例7

設真空中有一無限長均勻帶電平板，電荷面密度σ（σ>0）,求p點的場強。（p點到平板距離為a）++++++++++++

+解：將平面分解成許多平行于z軸的無限長均勻帶電狹條。在y處取一窄條寬為dy，在p點產生的場強，任意小窄條在p點