Ch2静电场讲诉.ppt

1.电偶极子 2.5 电偶极子的电场 由两个相距很近的等值异号点电荷组成的系统： 等位面： 电场线： 电偶极矩 例1: 有一对等量异号相距很近的电荷构成电偶极子，如图， 求：P点的电位和电场强度 。 解：取球坐标系， P点的电位 因为： 则： 电场强度： 2.6 电介质中的场方程 导电物质（导体）：内部含有大量能够自由运动的电荷（自由电子、正负离子），在外电场的作用下，导体内的自由电荷可做宏观运动。 绝缘物质（介质）：内部的带电粒子被约束在分子（原子）中不能做 宏观运动，有外加电场时，被约束的带电粒子产生微观位移而使分子发生 极化，大量分子极化的宏观结果将影响外加场，使得介质内的电场不同于 原来的外加电场。 金属、人体、大地、盐水、等 1.电介质的极化 + - 整体对外 不显电性 (非极性分子电介质) (极性分子电介质) ? 无外场时（热运动） 非极性分子 极性分子 有外场时 (分子) 位移极化 ? 非极性分子电介质 ? 极性分子电介质 感应偶极矩 固有偶极矩和感应偶极矩在外加电场的作用下将尽可能沿电场方向排列，介质对外电场产生的这种响应称为介质的极化。 (分子) 取向极化 固有偶极矩 介质的极化状态取决于外加电场与极化介质的电场之和。 极化强度 为介质中点 处的体积元， 是体积元 内分子电偶极矩的矢量和。 可理解为单位体积介质中的电偶极矩，也称为电偶极矩密度，单位为 在极化介质中，每一个分子都是一个偶极矩为 的电偶极子，从电学特性讲，整个介质可看做有序排列在真空中的电偶极子的集合体，而每一电偶极子都会产生自己的电场并叠加在外电场上共同作用于其他电偶极子。 电磁场与电磁波 第2章 静电场 第2章 静电场 2.1 电荷 2.2 库伦定律、电场强度 2.7 静电场边界条件 2.4 电位、泊松和拉普拉斯方程 2.6 电介质中的场方程 2.5 电偶极子 2.3 基本方程 2.1 电 荷 一.电荷 1. 正负性 ：“正”电荷和“负”电荷 2. 量子性 1906～1917年，密立根（R. A. Millikan）用液滴法测定了电子电荷，发现电子电荷均相同，证明微小粒子带电量的变化是不连续的，它只能是元电荷 e 的整数倍，即粒子的电荷是量子化的。 直到今天仍然没有电荷量子化的满意解释。 Dirac(Eng)1936年曾把磁单极子与电荷量子化联系起来，定量地解释了电荷量子化。 分数电荷：1964年Gell-Mann（盖尔—曼）指出基本粒子是由Quark构成的——Quark模型。Quark的电荷量为： 1995年Quark的发现证实了分数电荷的存在。 　　任何起电过程都是物质电荷重 新分配的过程，而绝非电荷产生的过程。 Hauksbee(毫克斯比)静电起电机( 1710) 3. 起电过程及其本质 4. 守恒性 在一个孤立系统中总电荷量是不变的。即在任何时刻系统中的正电荷与负电荷的代数和保持不变，这称为电荷守恒定律。 5. 相对论不变性 电荷的电量与它的运动状态无关。 　　电荷守恒定律适用于一切宏观和微观过程，是物理学中普遍的基本定律之一。例如电流的连续性、基尔霍夫定律、微观粒子的衰变、核反应和基本粒子过程等。 库仑——法国工程师、物理学家。1736年6月14 日生于法国昂古莱姆。1806年8月23日在巴黎逝世。 1773年发表有关材料强度的论文，所提出的计算物体上应力和应变分布情况的方法沿用到现在，是结构工程的理论基础。1777年开始研究静电和磁力问题。当时法国科学院悬赏征求改良航海指南针中的磁针问题。库仑认为磁针支架在轴上，必然会带来摩擦，提出用细头发丝或丝线悬挂磁针。研究中发现线扭转时的扭力和针转过的角度成比例关系，从而可利用这种装置测出静电力和磁力的大小，这导致他发明扭秤。1779年对摩擦力进行分析，提出有关润滑剂的科学理论。还设计出水下作业法，类似现代的沉箱。1785-1789年，用扭秤测量静电力和磁力，导出著名的库仑定律。 2.2 库仑定律、电场强度 1. 点电荷 (一种理想模型) 当带电体的大小、形状与带电体间的距离相比可以忽略时,就可把带电体视为一个带电的几何点。 2. 库仑定律 处在静止状态的两个点电荷，在真空（空气）中的相互作用力的大小，与每个点电荷的电量成正比，与两个点电荷间距离的平方成反比，作用力的方向沿着两个点电荷的连线。 电荷q1 对q2 的作用力 电荷q1 和q2 均代入正负号！ 电荷q2对q1的作用力 真空中的电容率（介电常数） 主动指向被动，与电荷的正负无关！ 讨论： （1）库仑定律适用于真空中的点电荷； （2）库仑力满足矢量性、独立性和叠加性。