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1.2.2 电场强度在线视频

1.2.2 电场强度

下一节:1.3.1 场强叠加原理与点电荷系的场强

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1.2.2 电场强度课程教案、知识点、字幕

同学们好

我们接着前面关于电场的学习

电场的一个重要性质

是对处于电场中的电荷有电场力的作用

下面我就利用这一性质

引入描述电场性质的基本物理量

电场强度

电场强度是描述电场中

各点电场的强弱和方向的物理量

大家知道　风是空气的流动形成的

外面的风在屋内既看不见也摸不着

但我们平常生活中

是如何了解风力的大小和风吹动的方向呢

一个简单方法是　借助风中的轻小物体

如小旗　纸张　树叶的运动情况来加以判断

例如根据纸张飘扬的方向

可以获知风吹动的方向

根据纸张抖动的激烈程度

可以了解风力的大小

同样的认知方法

可用在另一种特殊物质　电场上

当然

电场不能对纸张　树叶等的运动产生明显影响

但电场可以对放入其中的电荷产生力的作用

若电荷发生移动

作用力又会对电荷做功

使电荷的某些能量发生变化

根据电荷在电场中的受力情况

或具有的能量特点

可以了解电场的基本性质

物理学中　把这种用来研究电场性质的电荷

称为试验电荷

为了研究静止电荷Q所产生电场

我们把Q称为场源电荷

我们在Q的电场中引入一个实验电荷Q0

并考察这一实验电荷

在电场中所受电场力　F矢量

这一实验电荷需要满足两个条件

首先　电荷q0的电量要充分的小

这样要求的原因是

当把它引入电场中时

不会显著改变原来电场分布

从而可以测定原来电场的性质

其次　电荷q0的几何限度要足够的小

即可以把它看成点电荷

从而可以研究电场中各点的性质

我们可以做如图所示的实验

电场是由带电体Q产生的

用挂在丝线下的带电小球作为实验电荷

把它先后挂在

P1　P2　P3　P4　P5　P6等位置

测量电场对它的作用力F矢量

F的大小

可通过丝线对铅垂线偏角的大小来确定

实验表明

对电场中任一点P1处

实验电荷q0所受到的电场力为F1矢量

当把实验电荷的电量增大为原来的两倍的时候

它所受到的电场力也增大为原来的两倍

但是力的方向不变

继续把实验电荷Q0的电量增大为

原来的3倍　4倍等等一直到n倍的时候

发现其在P1点处所受的电力

也将增大到原来的3倍　4倍

等等一直到n倍的时候

而力的方向不变

即有

再在电场中另外一点P2点处

Q0所受到的电场力为F2矢量

当把试验电荷的电量增为原来的两倍

即变成2q0时

它所受到的电场力是2F2矢量

继续把试验电荷q0的电量增大为

原来的3倍　4倍等等一直到n倍的时候

同样有

等于另外一个常矢量C2

从这些实验中　我们得到下面的结论

对于电场中确定的点　我们把它称为场点

试验电荷所受到的电场力F

与试验电荷电量q0的比值即F/q0

无论大小和方向都与试验电荷无关

不随q0的变化而变化

对于电场中不同的场点

虽然实验电荷q0所受到的电场力

F的大小和方向一般来说是不同的

如图所示

试验电荷在P1　P2　P3各点受到的电力

依次减小

在P4　P5　P6各点受到的电力

也依次减小

而且两边试验电荷的受力方向也不同

但比值F/q0是一个只与给定电场中

各固定点的位置有关的矢量

因此

该比值是反映电场本身性质的物理量

我们把这个矢量定义为电场中各点的电场强度

简称场强

并用符号E矢量表示

即它的数学表达式为电场强度E矢量等于

这个式子表明

电场中任意点的电场强度

在数值和方向上等于

静止于该点的单位正电荷所受到的电场力

在国际单位制中

电场强度的单位为牛顿每库仑

以后会看到　电场强度的单位也为伏特每米

且有1伏特每米等于1牛顿每库仑

关于电场强度　提醒大家注意以下几点

第一　我们引入试验电荷是为了感知场的存在

不管有没有实验电荷　场都是客观存在的

并且只与场源电荷的分布有关

即电场强度是空间坐标x　y　z

以及时间t的函数

也就是说　在电场中的各点

电场强度的大小和方向都可以不同

而且可能还随时间发生变化

这一章讨论的静电场

是相对于观察者静止的电荷所产生的电场

它是电场的一种特殊形式

在静电场中

电场强度E矢量只是空间坐标的函数

不随时间变化

静电场的场强是我们学习的一个重点

第二　我们强调电场是一个矢量场

在求电场强度时

我们不仅要给出它的大小

同时还要给出它的方向

第三　当电场中各点的电场强度E已知时

任一点电荷q在电场中所受到的电场力F

就等于q乘以E矢量

其中q为受力的点电荷的电量

E为点电荷所在位置处的外场的电场强度

下面我们来求一下点电荷的场强公式

在真空中有一个静止的点电荷Q

以该场源电荷Q所在点作为原点

在Q所产生的电场中任意取场点P

并引入一个试验电荷q0

q0相对于Q的位置矢量为r矢量

它从场源电荷Q指向场点P

该方向上的单位矢量我们用er矢量来表示

根据库仑定律

试验电荷q0受到Q对它的作用力

可以表示成为

由电场强度的定义

P点的电场强度可以表示成为

把F的表达式代入　我们可以得到电场强度E

这就是点电荷电场中

电场强度在空间的分布公式

式中　Q为场源电荷的电量

r为场点到场源电荷的距离

下面我们对这个点电荷的场强公式做几点讨论

第一　这个式子表明

静止的点电荷的电场具有球对称性

即在以点电荷为中心的每个球面上

各点的电场强度的大小是相等的

电场强度的方向处处沿着半径方向

第二　单位矢量er

总是从场源电荷Q指向场点P的

第三　点电荷的场强方向

是正的点电荷受力方向

如果场源电荷Q为正　即Q大于0的时侯

那么场强的方向是沿着半径方向向外

E矢量与er矢量是相同的

如果场源电荷Q为负　即Q小于0时

那么场强的方向是沿着半径方向向内

并且　E矢量和单位矢量er矢量是反向的

最后　我们把上面的内容进行小结

我们刚刚介绍了电场的概念

以及电场的基本性质

并且引入了描述电场性质的基本物理量

电场强度

最后计算出来了点电荷的场强公式

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-电磁学引言

--电磁学引言

第一章 静电场

-1.1 库仑定律

--1.1.1A 电荷(1)

--1.1.1B 电荷(2)

--1.1.2A 库仑定律

--1.1.2B  库仑定律例题

--1.1.2C 库仑定律小议

--1.1.3 电力叠加原理

-1.1 库仑定律

-1.2 电场 电场强度

--1.2.1 电场

--1.2.2 电场强度

-1.2 电场 电场强度——小测验

-1.3 电场强度的计算(1)

--1.3.1 场强叠加原理与点电荷系的场强

--1.3.2 电偶极子场强

--1.3.3 连续带电体系的场强

--1.3.4 细棒场强

--1.3.5 走近闪电

--1.3.6 平板场强

-1.3 电场强度的计算(1)——小测验

-第一章 静电场--WEEK1 作业

-1.3 电场强度的计算(2)

--1.3.7 圆环场强

--1.3.8 圆盘场强

-1.3 电场强度的计算(2)——小测验

-1.4 电场线 电通量

--1.4.1 电场线

--1.4.2 电通量

-1.4 电场线 电通量——小测验

-1.5 静电场的高斯定理

--1.5.1 高斯定理

--1.5.2 高斯定理思考题

-1.5 静电场的高斯定理——小测验

-1.6 利用高斯定理求静电场的分布

--1.6.1 高斯定理应用1

--1.6.2 高斯定理应用2

--1.6.3 高斯定理应用3

--1.6.4 高斯定理应用4

--1.6.5 静电场强求解举例及小结

-1.6 利用高斯定理求静电场的分布——小测验

-第一章 静电场--WEEK2 作业

-1.7 静电场的环路定理 电势

--1.7.1 静电场的环路定理

--1.7.2 电势能

--1.7.3 电势

--1.7.4 电势差

-1.7 静电场的环路定理 电势——小测验

-1.8 场强积分法求电势

--1.8.1 点电荷的电势

--1.8.2 均匀带电球面的电势

--1.8.3 无限长均匀带电直线的电势

--1.8.4 静电除尘

--1.8.5 两道小例题及本讲小结

-1.8 场强积分法求电势——小测验

-1.9 电势叠加原理及电势的计算

--1.9.1 电势叠加原理

--1.9.2 点电荷系的电势例题

--1.9.3 电偶极子的电势

--1.9.4 均匀带电细杆延长线上的电势

--1.9.5 圆环轴线上的电势

--1.9.6 圆盘轴线上的电势

--1.9.7 两个同心均匀带电球面的电势

--1.9.8 均匀带电球层的电势

--1.9.9 电势计算小结

-1.9 电势叠加原理及电势的计算——小测验

-1.10 等势面 电势梯度

--1.10.1 等势面

--1.10.2 电势梯度

--1.10.3 由电势梯度求场强例题

-1.10 等势面 电势梯度——小测验

-1.11 静电场中的电偶极子

--1.11 静电场中的电偶极子

-1.11 静电场中的电偶极子——小测验

-第一章 静电场-- WEEK3 作业

第二章 静电场中的导体和电介质

-2.1 导体的静电平衡条件

--2.1.1 物质导电性能分类

--2.1.2 导体的静电平衡条件

-2.1 导体的静电平衡条件——小测验

-2.2 静电平衡时导体上电荷的分布

--2.2.1 导体电荷分布1

--2.2.2 库仑定律的精确验证

--2.2.3 导体电荷分布2

--2.2.4 导体电荷分布3

--2.2.5 避雷针趣事

--2.2.6 范德格拉夫起电机

--2.2.7 场离子显微镜

-2.2 静电平衡时导体上电荷的分布——小测验

-2.3 静电屏蔽

--2.3.1 静电屏蔽

--2.3.2 静电屏蔽的应用

-2.3 静电屏蔽——小测验

-2.4 有导体存在时静电场量的计算

--2.4.1 有导体时场量计算原则与例题1

--2.4.2 导体例题2

--2.4.3 导体例题3

--2.4.4 导体例题4

-2.4 有导体存在时静电场量的计算——小测验

-第二章 静电场中的导体和电介质--WEEK4 作业

-2.5 静电场中的电介质

--2.5.1 电介质对电场的影响

--2.5.2 电介质的极化

--2.5.3 电极化强度

-2.5 静电场中的电介质——小测验

-2.6 有电介质时的高斯定理

--2.6.1 电位移和有电介质时的高斯定理

--2.6.2 D的高斯定理的应用例1

--2.6.3 D的高斯定理的应用例2

--2.6.4 静电场的边界条件

-2.6 有电介质时的高斯定理——小测验

-2.7 电容 电容器

--2.7.1 孤立导体的电容

--2.7.2 电容器及其电容

--2.7.3 电容器家族简介

--2.7.4 电容器的连接

--2.7.5 电容的计算及平板电容器的电容

--2.7.6 电容器的应用举例

--2.7.7 柱形电容器的电容

--2.7.8 神经元的电容

--2.7.9 球形电容器的电容

--2.7.10 分布电容

-2.7 电容 电容器——小测验

-2.8 静电场的能量

--2.8.1 电容器的能量

--2.8.2 电容器的能量例题

--2.8.3 巧克力碎屑的秘密Ⅲ

--2.8.4 静电场的能量 能量密度

--2.8.5 静电场的能量例题

--2.8.6 核裂变能的估算

-2.8 静电场的能量——小测验

-第二章 静电场中的导体和电介质--WEEK5 作业

第三章 稳恒磁场

-3.1 稳恒电流

--3.1.1 磁学概述

--3.1.2电流 电流密度

--3.1.3欧姆定律的微分形式

--3.1.4电源和电动势

--3.1.5 巧克力碎屑的秘密Ⅳ

--3.1.6 案例研究

-3.1 稳恒电流——小测验

-3.2 磁场 磁感应强度

--3.2.1磁的基本现象

--3.2.2磁场和磁感应强度

--3.2.3磁感线

-3.3 毕奥—萨伐尔定律

--3.3.1毕奥--萨伐尔定律的内容

--3.3.2毕奥--萨伐尔定律的应用一

--3.3.3毕奥--萨伐尔定律的应用二

--3.3.4毕奥--萨伐尔定律的应用三

--3.3.5毕奥--萨伐尔定律的应用四

--3.3.6运动电荷的磁场

-3.3 毕奥—萨伐尔定律——小测验

-第三章 稳恒磁场--WEEK6 作业

-3.4 磁场的高斯定理和安培环路定理

--3.4.1磁场的高斯定理

--3.4.2安培环路定理

--3.4.3第四节应用一

--3.4.4第四节应用二

--3.4.5第四节应用三

--3.4.6第四节应用四

--3.4.7第四节应用五

-3.4 磁场的高斯定理和安培环路定理——小测验

-3.5 磁场对载流导线的作用

--3.5.1安培力

--3.5.2安培力例一

--3.5.3安培力例二

--3.5.4安培力例三

--3.5.5电磁炮

--3.5.6磁矩

--3.5.7磁力矩

--3.5.8磁力矩例题

-3.5 磁场对载流导线的作用——小测验

-3.6 磁场对运动电荷的作用

--3.6.1洛伦兹力

--3.6.2带电粒子在磁场中的运动

--3.6.3带电粒子在磁场中的运动（续）

--3.6.4霍尔效应

-3.6 磁场对运动电荷的作用——小测验

-第三章 稳恒磁场--WEEK7 作业

-3.7 磁场中的磁介质

--3.7.1磁介质分类

--3.7.2磁介质的磁化

--3.7.3磁化强度磁化电流

--3.7.4磁化强度磁化电流（续）

--3.7.5 H的环路定理

--3.7.6 第七节例一

--3.7.7 第七节例二

--3.7.8 铁磁质

第四章 电磁感应 麦克斯韦方程组

-4.1 法拉第电磁感应定律

--4.1.1 法拉第电磁感应定律

--4.1.2 法拉第电磁感应定律例题

--4.1.3 楞次定律

-4.1 法拉第电磁感应定律——小测验

-4.2 动生电动势

--4.2.1 动生电动势定义

--4.2.2 动生电动势例题（一）

--4.2.3 动生电动势例题（二）

-4.2 动生电动势——小测验

-第四章 电磁感应 麦克斯韦方程组--WEEK8 作业

-4.3 感生电动势及感生电场

--4.3.1 感生电动势及感生电场

--4.3.2 感生电场的计算

--4.3.3 电子感应加速器

-4.3 感生电动势及感生电场——小测验

-4.4 感生电动势例题

--4.4.1 感生电动势例题（一）

--4.4.2 感生电动势例题（二）

-4.4 感生电动势例题——小测验

-4.5 涡电流及电磁阻尼

--4.5.1 法拉第电磁感应定律再讨论

--4.5.2 法拉第的主要成就

--4.5.3 涡电流及电磁阻力

-4.5 涡电流及电磁阻尼——小测验

-4.6 互感与自感

--4.6.1 自感、自感电动势、自感系数

--4.6.2 自感例题

--4.6.3 互感、互感电动势、互感系数及例题

-4.6 互感与自感——小测验

-第四章 电磁感应 麦克斯韦方程组--WEEK9 作业

-4.7 磁场的能量和能量密度

--4.7.1 磁场能量

--4.7.2 位移电流

-4.7 磁场的能量和能量密度——小测验

-4.8 麦克斯韦方程组 电磁波

--4.8.1 普遍意义的安培环路定理

--4.8.2 电磁波

-4.8 麦克斯韦方程组 电磁波——小测验

-第四章 电磁感应 麦克斯韦方程组--WEEK10 作业

1.2.2 电场强度笔记与讨论

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