水：V型 ;甲烷：正四面体;无限大带电平面产生与平面垂直的均匀电场

水分子、甲烷分子、以及氨气的空间构形是什么样的？

2012-4-30 20:00

提问者：匿名 | 悬赏分：40 | 浏览次数：60次

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2012-4-30 20:03 294624800 | 十七级

水：V型
甲烷：正四面体
氨气：三角锥形

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同学们好！


本篇特点： 


2. 场不具有不可入性，所以叠加原理地位重要。 


3. 更多地运用高等数学手段，如用求空间矢量的通量


和环流的方法来描述场的规律。 


1. 研究对象不再是分离的实物，而是在空间连续分布  的场，用空间函数（如          
等）描述其性质。 


相互作用和场 


4. 在四种基本相互作用中，电磁相互作用理论最成熟,  所以电磁相互作用和电磁场是全篇重点。        


5. 电相互作用是电磁学的基础，也是重点和难点。


电相互作用和静电场 



结构框图 

电相互作用 

库仑定律 
 

静电场 
 

稳恒电场 

电场强度 

电通量 

高斯定理 

环路定理 

电势 

静电场的基本性质 

与带电粒子的相互作用 

导体的静电平衡 

电位移矢量    介质中高斯定理 

电介质极化 

电场能 

静电力叠加原理 

电容
电相互作用和静电场 


要点： 


1. 两条基本实验定律：库仑定律，静电力叠加原理。 


3. ▲ 
两条基本定理：静电场高斯定理，环路定理。


           揭示静电场基本性质(有源场、保守场)。 


4. 静电场与物质（导体和电介质）的相互作用。 


5. 稳恒电场。 


2. ▲ 
两个基本物理量：电场强度  ，电势  。


电荷的量子化 


1 
种类: 


4 
电荷的量子化: 


2 
性质: 


正电荷，负电荷 


库仑（C） 


同种相斥，异种相吸 


3 
量度: 


电荷守恒定律                           


    不管系统中的电荷如何迁移，系统的电荷的代数和保持不变. 


（自然界的基本守恒定律之一）


库仑 (C.A.Coulomb  1736-1806） 


    法国物理学家，1785年通过扭秤实验创立库仑定律, 
使电磁学的研究从定性进入定量阶段. 
电荷的单位库仑以他的姓氏命名.


两条基本实验定律  静电场 


一. 库仑定律 


中学：真空中，两个静止的点电荷间相互作用力 


静电力恒量


  库仑定律 


为真空电容率 


        点电荷：抽象模型 


受    
的力


大小： 



方向： 
和     同号相斥，异号相吸.


用      、       
来分别描述静电场的上述两项性质 


2. 静电场：    
相对于观察者静止的带电体周围的电场 


(1) 场中任何带电体都受电场力作用



      —— 动量传递 

(2) 带电体在电场中移动时，场对带电体做功

      ——能量传递
作正功，带电体能量增加、电场能量降低；


作负功，带电体能量减少、带电体的能量传递给场或转化为其他形式。


电场强度 


场源电荷：产生电场的点电荷、点电荷系、或带电体。 


检验电荷：电量足够小的点电荷 


略去对场源电荷分布的影响 


与场点


对应 


一.电场强度（表征电场“力”的特性） 


定义 


大小：等于单位检验电荷在该点


      所受电场力 


单位：N/C ;  V/m。 


方向：与     
受力方向相同 


场源电荷 


试验电荷 


与检验电荷无关的一个量


空间矢量函数 


研究静电场也就是研究各种场源电荷的      分布    
 


由静电场力叠加原理 


静电场强叠加原理：点电荷系电场中某点总场强等于各点电荷单独存在时在该点产生的场强矢量和。


二. 计算场强  分布的基本方法 


将带电体看成许多点电荷的集合 


原则上可求出任意场源电荷  的     
分布 


点电荷      
公式


和      
叠加原理 


基本方法：已知场源电荷分布 


由定义求. 


由高斯定理求. 


计算   方法: 


由点电荷   公式和   
叠加原理求. 


由    与   的关系求. 


注意：也不一定都以点电荷为积分元，也可以从典型带电体的场强


公式出发找寻合适的积分元，简化积分过程。


3. 
连续带电体 



1. 
点电荷   公式 

（球对称分布） 
  2. 点电荷系


例一  电偶极子的电场 


电偶极子：相距很近的等量异号电荷 


电偶极矩： 


是由电介质极化，电磁波的发射、接收，


中性原子间相互作用……总结出的理想模型。 


分子 



（有极分子） 
分子 



（无极分子）
1.轴线延长线上 A 的场强


2. 中垂面上B的场强 



- 

E 

r
 例二   
均匀带电细棒的电场。


已知：电荷线密度


      场点


求： 


             


解：建立坐标系 


取： 


方向：与   夹    
角 


大小：


各电荷元在  点场强方向不同，应该用分量积分： 


统一变量：


讨论：对靠近直线场点 


得：


即理想模型—无限长带电直线场强公式 ： 


由对称性：


 例.  均匀带电细圆环轴线上的电场 


求： 


已知：               



，场点
解：建立    
坐标 


在圆环上取 


各电荷元在  点   方向不同，分布于一个圆锥面上，


将   
分解为平行于  轴的分量


和在垂直于  轴平面内的分量     



由对称性可知


讨论：环心处


练习：无限大均匀带电平面的电场。 


已知电荷面密度   。 为利用例三结果简化计算。  
将无限大平面视为半径        的圆盘 
——由许多均匀带电圆环组成 。 



思路：
结论： 


1. 
无限大带电平面产生与平面垂直的均匀电场


2. 
两平行无限大带电平面（         ）的电场 


两平面间


两平面外侧 



+ 

=