电磁场与电磁波(3)——静电场与场强

电磁场与电磁波(3)——静电场与场强单位电荷放在 q0 电场中所受的力问 在无限大真空中知道电荷分布 如何求电场分布 线电荷产生的电场强度

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目录

一、静电场特点

二、电场强度

2.1库伦定理

2.2叠加积分法计算电场强度

2.2.1点电荷电场强度

2.2.2体电荷电场强度

2.2.3面电荷电场强度

 2.2.4线电荷电场强度

 三、电位


一、静电场特点

1.物理量不随时间变化,电磁场与电磁波(3)——静电场与场强

2.没有电流

二、电场强度

2.1库伦定理

电磁场与电磁波(3)——静电场与场强                电磁场与电磁波(3)——静电场与场强

F12为q2对q1的力,ε0为真空介电常数,大小为8. × 10-12F/m

F12=-F21

        电场有能量,所以电场是有质量的:E=mc2

电场力的原因:

电磁场与电磁波(3)——静电场与场强

 电场强度定义:

电磁场与电磁波(3)——静电场与场强单位电荷放在q0电场中所受的力

问:在无限大真空中知道电荷分布,如何求电场分布?

2.2叠加积分法计算电场强度

电荷分布:1、点电荷;2、体分布电荷;3、面分布电荷

点电荷分布,电荷个数:n

体分布电荷,电荷密度:

电磁场与电磁波(3)——静电场与场强          在r’周围取△V,△q/△V即为电荷平均密度

 电磁场与电磁波(3)——静电场与场强即为该点电荷密度

 面分布电荷:电荷密度:

不能认为体分布电荷的表面存在着面分布电荷。面分布电荷是独立存在的,是体分布电荷的极端

电磁场与电磁波(3)——静电场与场强即为该点电荷密度

线分布电荷,电荷密度:

对于曲线,其横截面忽略不计

电磁场与电磁波(3)——静电场与场强即为该点电荷密度

2.2.1点电荷电场强度

叠加原理:

电磁场与电磁波(3)——静电场与场强        E1和E2为真空中,q1和q2单独存在时产生的电场

电磁场与电磁波(3)——静电场与场强

2.2.2体电荷电场强度

切片分割:将空间分割成无数个独立小空间,认为电量都集中在每一块的几何中心

电磁场与电磁波(3)——静电场与场强   电场求和就变成求积分

 对于每一小块:电磁场与电磁波(3)——静电场与场强   电荷量等于电荷密度乘体积

所以体电荷电场强度:电磁场与电磁波(3)——静电场与场强

2.2.3面电荷电场强度

同理,由体电荷电场强度推到过程得,面电荷电场强度:电磁场与电磁波(3)——静电场与场强

 2.2.4线电荷电场强度

电磁场与电磁波(3)——静电场与场强

综上,电磁场与电磁波(3)——静电场与场强

 三、电位

从做功角度引入电位

 电磁场与电磁波(3)——静电场与场强                       电磁场与电磁波(3)——静电场与场强

因为电磁场与电磁波(3)——静电场与场强 (把dl分解到径向与法线方向)

所以电磁场与电磁波(3)——静电场与场强

         结论:电场力所做的功,只与起点与终点位置有关,与路径无关

即:电磁场与电磁波(3)——静电场与场强(电场对闭合回路的线积分,等于电场对闭合面的面旋度积分)

即:电磁场与电磁波(3)——静电场与场强          (所以静电场旋度为0,静电场是无旋场)

又因为:电磁场与电磁波(3)——静电场与场强

所以电磁场与电磁波(3)——静电场与场强        (求电场强度的问题转换成求某个标量的梯度问题)

梯度是最大变换方向,记电磁场与电磁波(3)——静电场与场强,即电场强度最小减小方向   (φ=0,即电场强度没有变化,即等位面)

         φ就称为电位

那么:

电磁场与电磁波(3)——静电场与场强     做功就是A点和B点的电位差

电磁场与电磁波(3)——静电场与场强

 只知道差值,不知道具体值,所以需要参考点,工程中,一般以大地为参考点

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