新授课---电场强度(2018.09.12)(3)PPT格式课件下载.ppt

1、它它假假设引力具有瞬时性质，不管距离有多远。设引力具有瞬时性质，不管距离有多远。牛牛顿顿的的引引力力定定律律支支持持超超距距作作用用观观点点，但但是是牛牛顿顿本本人人并并不不认认为为引引力力是是超超距距的的。他他在在给给R.本本特特利利的的一一封封信信中中曾曾写写道道:很很难难想想象象没没有有别别种种无无形形的的媒媒介介，无无生生命命感感觉觉的的物物质质可可以以毋毋须须相相互互接接触触而而对对其其他他物物质质起起作作用用和和产产生影响。生影响。一一个个物物体体可可以以通通过过真真空空超超距距地地作作用用在在另另一一个个物物体体上上而而不不需需要要任任何何其其他他介介质质，它它们们的的作作用用和

2、和力力可可以以通通过过真真空空从从一一个个物物体体传传递递到到另另一一个个物物体体，这这种种观观点点在在我我看看来来是是荒荒唐唐之之极极，以以致致我我认认为为没没有有一一个个在在哲哲学学上上有有足足够够思考力的人会同意这种观点。思考力的人会同意这种观点。牛牛顿顿本本人人倒倒是是倾倾向向于于以以太太观观点点的的，他他在在给给R.玻玻意意耳耳的的信信中中私私下下表表示示相相信信，最最终终一定能够找到某种物质作用来说明引力。一定能够找到某种物质作用来说明引力。超距超距和近距两种对立观点在和近距两种对立观点在18世纪世纪初争论非常激烈。初争论非常激烈。整整个个18世世纪纪和和19世世纪纪的的大大半半个

3、个世世纪纪，超距作用观点在物理学中居统治地位。超距作用观点在物理学中居统治地位。实验论证实验论证 超距作用的衰落和近距作用的确认得益超距作用的衰落和近距作用的确认得益于于M.法拉第法拉第和和J.麦克斯韦麦克斯韦等人的研究成果。等人的研究成果。19世世纪纪30年年代代至至50年年代代初初，法法拉拉第第对对电电磁磁现现象象的的实实验验研研究究作作出出了了卓卓越越的的贡贡献献。他他的的实实验验研研究究的的丰丰硕硕成成果果对对以以后后的的科科学学发发展展起起了了巨巨大大的的推推动动作作用用。法法拉拉第第反反对对超超距距作作用用，并并对对之之进进行行批批判判，提提出出邻邻接接作作用用概念。后者也就是近距

4、作用或概念。后者也就是近距作用或接触作用接触作用。法法拉拉第第从从研研究究电电磁磁感感应应而而得得到到力力线线概念，又从力线推导出概念，又从力线推导出场场的观念。的观念。麦麦克克斯斯韦韦将将电电磁磁场场概概念念以以一一组组数数学学方方程程式式归归纳纳之之，并并推推导导出出以以有有限限速速度度传传播播的的电电磁磁波波，其其波波速速就就是是光光速速。1887年年，H.赫赫兹兹以以实实验验证证实实电电磁磁波波存存在在，并并确确认认法拉第和麦克斯韦法拉第和麦克斯韦电磁理论电磁理论的正确性。的正确性。1905年年，爱爱因因斯斯坦坦的的狭狭义义相相对对论论确确立立了了崭崭新新的的时时空空观观，并并指指出出

5、真真空空中中的的光光速速是是一一切切物物理理作作用用传传播播速速度度的的极极限限。这这就就在在整整个个物物理理学学中中排排除除了了瞬瞬时时超超距距作作用用的的可可能能性性。1916年年，爱爱因因斯斯坦坦建建立立了了广广义义相相对对论论，他他将将牛牛顿顿的的引引力力定定律律作作为为一一种种近近似似保保留留下下来来，并并且且提提出出了了引引力力波波、引引力力辐辐射射的的概概念念。引引力辐射也是以光速传播的。力辐射也是以光速传播的。根根据据爱爱因因斯斯坦坦的的狭狭义义相相对对论论，瞬瞬时时超超距距作作用用违违反反了了信信息息传传递递速速度度的的上上限限。假假设设两两个个物物体体彼彼此此相相互互作作用

6、用，其其中中一一个个物物体体突突然然改改变变位位置置，另另外外一一个个物物体体会会瞬瞬时时感感受受到到影影响响，即即信信息息传传递递速速度度比比光光速速（光光波波传传播播于于真真空空的的速速度度）还还快快，则则此此现现象象属属于于超超距距作作用用。人人们们认认识识到到自自然然界界中中四四种种基基本本相相互互作作用用，即即引引力力相相互互作作用用、电电磁磁相相互互作作用用、弱弱相相互互作作用用和和强强相相互互作作用用。它它们们都都是是通通过过场场而而彼彼此传递作用的此传递作用的。2.电场电场 电电场场是是电电荷荷及及变变化化磁磁场场周周围围空空间间里里存存在在的的一一种种特特殊殊物物质质。电电场

7、场这这种种物物质质与与通通常常的的实实物物不不同同，它它不不是是由由分分子子原原子子所所组组成成，但但它它是是客客观观存存在在的的，电电场场具具有有通通常常物物质质所所具具有有的的力力和和能能量量等等客客观观属属性性。电电场场的的力力的的性性质质表表现现为为：电电场场对对放放入入其其中中的的电电荷荷有有作作用用力力，这这种种力力称称为为电电场场力力。电电场场的的能能的的性性质质表表现现为为：当当电电荷荷在在电电场场中中移移动动时时，电电场场力力对对电电荷荷作作功功（这这说说明明电电场场具具有有能能量量）。静止电荷在其周围空间产生的电场，称为静电场静止电荷在其周围空间产生的电场，称为静电场 假假

8、设设我我们们把把一一个个正正电电荷荷q1固固定定在在适适当当位位置置，然后把第二个正电荷然后把第二个正电荷q2放在靠近它的位置。放在靠近它的位置。由由库库仑仑定定律律知知道道，q1施施加加静静电电排排斥斥力力在在q2上上，可可是是，q1怎怎么么“知知道道”q2的的出出现现？由由于于两两个个电电荷并不接触，荷并不接触，q1怎么能施力在怎么能施力在q2上？上？当当 q1靠靠近近q2时时，作作用用在在q2上上的的静静电电排排斥斥力力会会更更大大，然然而而q2处处的的电电场场，以以及及作作用用在在q2上上的的力力是是否立即改变呢？否立即改变呢？答答案案是是否否定定的的。实实际际上上，关关于于q1移移动

9、动的的信信息息是是作作为为电电磁磁波波以以光光速速c从从q1向向外外（沿沿所所有有的的方方向向）传传播播的的。当当电电磁磁波波最最终终到到达达q2时时，q2处处的的电电场场改改变变，因因而而作作用用在在q2上上的的力力才才发发生改变。生改变。二二.电场强度电场强度 电场对电荷有力的作用，是电场特性的一种电场对电荷有力的作用，是电场特性的一种表现。为了表示这种特性的强弱，需要引入一个表现。为了表示这种特性的强弱，需要引入一个新的物理量新的物理量电场强度。电场强度。1.试探电荷试探电荷试探电荷：用来探测电场的电荷试探电荷：用来探测电场的电荷条件：（条件：（1）体积充分小）体积充分小 （2）电量充分

10、小）电量充分小2.电场强度电场强度（1）定义：检验电荷在电场中某点的受到的电）定义：检验电荷在电场中某点的受到的电 场力与它的电量的比值，叫做该点场力与它的电量的比值，叫做该点 的电场强度。的电场强度。（2）公式：）公式：（普适）（普适）（3）矢矢量量性性：电电场场强强度度是是矢矢量量，规规定定正正检检验验电电荷的受力方向为电场强度的方向。荷的受力方向为电场强度的方向。（4）理理解解：对对于于电电场场中中的的固固定定点点来来说说，比比值值 是是一一个个无无论论大大小小和和方方向向都都与与检检验验电电荷荷无无关关的的矢矢量量，它它是是反反映映电电场场本本身身性性质质的。的。反映了电场的强弱和方向

11、。三三.点电荷的电场点电荷的电场 电场强度的叠加电场强度的叠加 1.点电荷的电场点电荷的电场+qQrp在在正正点点电电荷荷Q的的电电场场中中，P点点到到场场源源的的距距离离为为r，求求P点的场强点的场强.F在在P点引入检验电荷点引入检验电荷+q，它受到的电场力为，它受到的电场力为F据库仑定律有：据库仑定律有：据场强定义：所以：o方向：沿方向：沿OP连线，背向场源连线，背向场源+EQrp在在正正点点电电荷荷Q的的电电场场中中，P点点到到场场源源的的距距离离为为r，求求P点的场强点的场强（1）适用条件：真空、点电荷）适用条件：真空、点电荷o（2）决定式）决定式Erp-Qo对对负负点点电电荷荷Q的的

12、电电场场中中，P点点的的场场强强方方向向是是，沿沿着着po连线，指向场源。连线，指向场源。在在以以Q为为中中心心的的每每个个球球面面上上，场场强强的的大大小小相相等等，这样的电场是球对称的。这样的电场是球对称的。2.电场强度叠加原理电场强度叠加原理 如如果果有有几几个个点点电电荷荷存存在在，那那么么在在它它们们周周围围的的空空间间里里就就有有几几个个点点电电荷荷的的电电场场叠叠加加在在一一起起。这这时时候候，如如果果要要求求某某一一点点的的场场强强，应应当当先先求求各各个个电电荷荷在在该该处处的的场场强强，然后再用矢量合成的方法求它们的合矢量。然后再用矢量合成的方法求它们的合矢量。几几个个场场

13、源源电电荷荷同同时时存存在在时时，电电场场中中某某点点的的场场强强，等于各个点电荷单独在该点产生的场强的矢量和。等于各个点电荷单独在该点产生的场强的矢量和。+-PE1E2+Q1-Q2E如如图图所所示示，三三个个点点电电荷荷的的电电量量分分别别是是q1=+2Q，q2=-2Q，q3=-4Q，每每个个距距离离原原点点都都为为d，求求它它们们在在原原点点产产生生的的合电场强度。合电场强度。E应用场强叠加原理和应用场强叠加原理和微元法微元法可以求不能看成点电荷的可以求不能看成点电荷的带电体的场强带电体的场强例例 一一个个带带正正电电的的圆圆环环，半半径径为为R，电电荷荷沿沿其其圆圆周周均均匀分布、单位长度的电荷量为匀分布、单位长度的电荷量为,求：求：在在沿沿圆圆环环的的中中心心轴轴、距距离离环环平平面面为为z的的P点点的的电电场场强强度。度。PROz 因因为为圆圆环环不不是是点点电电荷荷，所所以以不不能能直直接接使使用用点点电电荷荷的场强公式。的场强公式。然然而而，可可以以在在想想象象中中把把环环分分成成电电荷荷的的微微元元，它它们们是是如如此此小小以以致致与与点点电电荷荷一一样样，于于是是对对它它们们的的每每一一个个可可