电场力和电场强度课件

电场力和电场强度欢迎来到电场力和电场强度的深入探讨本课程将带您了解静电场的基本概念、电荷特性、库仑定律等重要内容我们将探索电场强度的定义、计算方法以及在各种情况下的应用静电场的基本概念电荷电场电荷是产生电场的源头，是物质电荷周围存在的特殊空间区域，的基本属性之一能对其他电荷施加力电场强度描述电场强弱的物理量，表示单位电荷所受的力电荷及其性质正负电荷量子化守恒性电荷分为正电荷和负电荷，同性相斥，异电荷是量子化的，最小单位为基本电荷在封闭系统中，电荷总量保持不变e性相吸库仑定律定义描述两个点电荷之间相互作用力的大小和方向公式，其中为库仑常数F=k|q1q2|/r^2k应用用于计算静电力和电场强度电场强度的定义概念公式单位电场中某点的电场强度定义为单位正电，其中为电场力，为试探电电场强度的国际单位是牛顿每库仑（E=F/q Fq荷在该点所受的电场力荷）N/C电场强度的求法定义法1利用直接计算E=F/q库仑定律法2利用计算点电荷产生的电场强度E=kQ/r^2叠加原理3多个电荷产生的电场强度可以矢量叠加电场强度的计算点电荷连续分布使用计算需要进行积分运算E=kQ/r^2多电荷应用矢量叠加原理均匀电场的电场强度定义特征12空间中每点电场强度大小和方电场线平行且等间距分布向都相同的电场计算3，其中为电压，为距离E=U/d Ud电场强度的叠加矢量叠加1分解电场强度2计算合成电场3应用实际问题4电场强度的叠加遵循矢量加法规则，需要考虑方向和大小电场强度的矢量性质方向性叠加原理分量分析电场强度是矢量，具有大小和方向多个电场的叠加遵循矢量加法规则可以分解为、、三个分量进行分析x yz点电荷产生的电场径向分布强度变化电场线呈现放射状，从正电荷发电场强度随距离增加而减小，遵出或指向负电荷循反平方定律对称性点电荷周围的电场具有球对称性连续电荷分布产生的电场分割积分叠加将连续分布分割成微小电荷元对每个微元的贡献进行积分得到总电场强度电场线概念定义特点用于描述电场分布的假想曲线切线方向表示电场强度方向，密度表示强度大小规则电场线不相交，从正电荷出发，终止于负电荷电场线与电场强度的关系方向关系强度关系定量描述电场线的切线方向即为该点电场强度的方电场线的密度与电场强度成正比通过单位面积穿过的电场线条数表示电场向强度电场线的作用可视化分析直观展示电场分布帮助分析电场性质预测预测电荷在电场中的运动导体表面电场的特点垂直性内部无场12导体表面的电场线垂直于表面导体内部电场强度为零表面电荷3静电平衡时，电荷分布在导体表面静电感应的概念定义过程带电体使附近导体产生电荷重新导体内部电子移动，表面出现正分布的现象负电荷区域特点感应电荷总量为零，正负电荷数量相等静电感应的应用避雷针静电喷漆利用尖端放电原理保护建筑提高喷漆效率和均匀性静电除尘净化空气中的微粒电场能量的概念定义电场中储存的势能来源由电荷分布产生计算与电场强度和体积有关电场能量密度定义公式单位体积内的电场能量，为介电常数u=1/2εE^2ε应用用于分析电容器和电磁波电势和电位差的概念电势电位差单位单位正电荷从无穷远移动到某点所做的功两点间的电势差，表示单位电荷移动所做电势和电位差的单位都是伏特（）V的功电势与电场强度的关系梯度关系1∇2E=-V方向指向电势降低3标量与矢量4电场强度是电势的负梯度，指向电势降低最快的方向电位差与电场强度的计算均匀场，为电场强度，为距离U=Ed Ed非均匀场需要积分计算U=∫E·dl应用解决实际电学问题电势能的概念及计算定义计算电荷在电场中具有的势能，为电荷量，为电势EP=qV qV应用分析带电粒子在电场中的运动电场中的粒子运动123受力分析加速度运动轨迹电场力，为粒子质量根据初始条件和场分布确定F=qE a=qE/m m等势面与电场曲线等势面电场曲线应用电势相等的点构成的面，与电场线垂直与等势面正交的曲线，表示电场强度方向用于分析复杂电场结构电介质中的电场极化现象电场减弱电介质在外电场作用下产生极化极化电荷产生的电场与外电场方向相反介电常数描述介质对电场的影响程度极化现象电偶极子取向极化分子内正负电荷中心分离极性分子在电场中转向位移极化非极性分子电荷分布变形电容的概念定义公式导体储存电荷的能力，为电荷量，为电压C=Q/U QU单位法拉（），常用微法（）和皮法（）FμF pF电容的计算平行板电容器，为板面积，为板间距C=εS/d Sd球形电容器，、为内外球半径C=4πε/1/R1-1/R2R1R2圆柱电容器，为长度，、为内外径C=2πεL/lnR2/R1L R1R2。