电磁场与电磁波的课件.ppt

电磁场与电磁波的课件
1
第二章 静 电 场
相对观察者静止，且量值不随时间变化的电荷所产生的电场称为静电场。
2
库仑定律与电场强度
静电场的基本方程
静电场的电位
电偶极子
电介质中的场方程
静电场的边界条件
导体系统的电容（了解）
静电场的能量与能量密度
电场力（了解）
本章主要内容
3
库仑定律与电场强度
静电场的基本方程
第二讲 静电场（1）
4
库仑定律与电场强度
一、 库仑定律 （Coulomb’s Law）
库仑定律用图
静电现象的基本实验定律（1785年 法国物理学家 库仑）
距离矢量
位置矢量
5
库仑定律的内容：
大量实验表明，真空中两个点电荷之间的作用力的大小与两点电荷
电量之积成正比，与距离平方成反比，力的方向沿着它们的连线。
（点电荷q’ 对q 的作用力）
式中： 表示从 到 的距离矢量； 是 到 的距离；
是表征真空电性质的物理量，称为真空的介电常数，其值为
若点电荷q′受到q 的作用力为 ，则 ，符合牛顿第三定律。
库仑定律与电场强度
6
注意：库仑定律只能直接用于点电荷。所谓点电荷，是指当带电体的尺度远小于它们之间的距离时，将其电荷集中于一点的理想化模型。
这里的ΔV趋于零，是指相对于宏观尺度而言很小的体积，以便能精确地描述电荷的空间变化情况；但是相对于微观尺度，该体积元又是足够大，它包含了大量的带电粒子， 这样才可以将电荷分布看作空间的连续函数。
库仑定律与电场强度
库/米3(C/m3)
对于实际的带电体， 一般应该看成是分布在一定的区域内，称其为分布电荷。用电荷密度来定量描述电荷的空间分布情况，一般为空间坐标的函数。
电荷体密度：在电荷分布区域内，取体积元ΔV，若其中的电量为Δq，则电荷体密度为
7
电荷面密度：如果电荷分布在宏观尺度h很小的薄层内，则可认为电荷分布在一个几何曲面上，用面密度描述其分布。若面积元ΔS内的电量为Δq，则面密度为
电荷线密度：对于分布在一条细线上的电荷用线密度描述其分布情况。 若线元Δl内的电量为Δq，则线密度为
库/米2(C/m2)
库/米2(C/m2)
补充 点电荷密度：位于 点电量为q的点电荷密度为
库仑定律与电场强度
8
二、电场强度 （Electric Field Intensity）
两个点电荷之间的相互作用是通过电场来传递的，并非是两个电荷之间直接的超距作用，用电场强度来描述电场。
库仑定律与电场强度
电场强度的常用计算公式:
设空间某点 的试验电荷电量为q0，所受电场力为 ，则该点的电场强度：
真空中位于 点的点电荷q在空间某点 的电场强度为：
【定义】空间一点的电场强度定义为该点的单位正试验电荷所受到的力。
9
库仑定律与电场强度
场点
源点
源点到场点的距离矢量
约定：
若
，即源电荷q位于坐标原点，则：
真空中n个点电荷q1，q2，…，qn在空间某点 的电场强度
由于电场中一点的电场强度与产生它的点电荷的电量成正比，这种线性关系决定了点电荷的电场满足叠加定律。因此n个点电荷在空间某点的电场强度可以表示为
其中，
表示第i个点电荷qi的空间位置矢量。
10