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【演示实验】点电荷平面电荷电场线，静电跳球，摆球滚筒，日光灯静电启辉 4.2 电场和电场强度 4.2.1 电场 4.2.2 电场强度 4.2.3 电场强度的计算 4.2.1 电场 电荷在它的周围产生一种特殊形态的物质，其基本特征是： 相对观察者静止的电荷所产生的电场，称为静电场。 电场对电荷的作用力，称为电场力，或电力。 电荷周围的这种物质，称为电场。 静电场对电荷的作用力称为静电力。 对处于其中的任何其他电荷都有作用力 变化的磁场也能激发电场，这种电场称为感生电场，它不是静电场。 近代物理学证实：场的观点是正确的，相互作用由场以有限速度传播。 对研究静止电荷之间的相互作用而言，场的引入似乎只是一种描述方式。 本章主要介绍静电场。 电磁场是物质的一种形态，虽然它不像实物那样由电子、质子和中子构成，但是它和实物一样具有能量、动量等物质的基本属性。 但是在电磁波的发射和接收中，电磁场的实在性就明显地表现出来。 电量足够小，不致于改变产生原来电场的电荷分布； 4.2.2 电场强度 q0：线度足够小，点电荷； 在场点 P 的电场强度，定义为 电场中某点的电场强度的大小，等于静止于该点的单位正电荷所受的作用力，其方向与正电荷在该点受力的方向相同。 电场强度的单位： N·C1 或 V·m1 根据场强的定义和库仑定律，静止点电荷的场强： 场强是球对称分布；场强的大小与电量成正比，与场点到电荷的距离的平方成反比；方向沿半径向外（q0）或向内（q0）。 场强叠加原理： 适用于静电场及其他各类电场 静 静 动 动 源电荷 q q 电荷间的作用力与电场的关系 洛伦兹力 电场力与受力电荷运动速度无关 受力电荷 十分危险，切勿模仿！ 由一对离得很近的等量异号点电荷组成的带电系统 4.2.3 电场强度的计算 给定电荷分布，应用库仑定律和场强叠加原理可以求空间各点的电场。 1. 电偶极子的电场 电偶极子： 电偶极子的性质用电偶极矩矢量描述： 电偶极子中垂线上较远点P（r l）的场强： 正、负电荷在 P 点场强的 y 轴分量相互抵消，x 轴分量相等，合场强的大小为 证明： 电偶极矩方向上，离中心 r 远处的场强： 均匀电场中电偶极子所受电场力形成一个力偶，合力为零。 总之，电偶极子的场强由电偶极矩决定，并与距离的三次方成反比，比点电荷的场强衰减得快。 电场对电偶极子作用一个力矩，让电偶极矩转向电场的方向。 2. 连续分布电荷的电场 电荷集中在带电的基本粒子上，但宏观电磁现象所涉及的带电物体包含大量带电粒子， 电荷密度 ： V：宏观足够小，微观充分大，包含大量带电粒子。 在电磁学中电荷可以看成是连续分布的。 带电线模型：带电细棒，只考虑细棒外部区域的电场，定义 线电荷密度： 带电面模型：电荷连续分布在物体薄层内或不同介质的分界面内，只研究薄层或界面外部区域的电场，定义 面电荷密度： q：面积为 S 的一小块薄层体积内的电量 q：长度为 L 的一小段细棒内的电量 解 【例4.2 】求均匀带电无限长细棒周围的电场强度。带电细棒线电荷密度为。 棒无限长， O为中点， dEy 相互抵消，因此 方向？ 【例4.3】求均匀带电细圆环在轴线上一点的电场强度。圆环的半径为R，所带电量为q。 解 圆环中心处场强为零 轴对称，垂直分量相互抵消，因此 【例4.4】求均匀带电薄圆盘在轴线上的电场强度。带电圆盘的半径为R、面电荷密度为 。 解 如果 x R，有 均匀带电无限大平板外部的场强