電磁學(xué)(江蘇物理競(jìng)賽夏令營(yíng)內(nèi)部)PPT精選文檔

1、.1電 磁 學(xué)何維予南京師范大學(xué)附屬中學(xué).2靜電場(chǎng)的基本性質(zhì)靜電場(chǎng)的基本性質(zhì)一、庫(kù)侖定律一、庫(kù)侖定律二、電場(chǎng)二、電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度三、電勢(shì)三、電勢(shì) 電勢(shì)能電勢(shì)能 四、電像法四、電像法 五、帶電物體的平衡與運(yùn)動(dòng)問題五、帶電物體的平衡與運(yùn)動(dòng)問題靜靜 電電 場(chǎng)場(chǎng).3電場(chǎng)力電場(chǎng)力F電勢(shì)電勢(shì)電勢(shì)差電勢(shì)差U電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度E電勢(shì)能電勢(shì)能Ep電場(chǎng)自電場(chǎng)自身屬性身屬性力學(xué)力學(xué)能量能量FEq電場(chǎng)線電場(chǎng)線pEq等勢(shì)面等勢(shì)面NoImage電場(chǎng)線和等勢(shì)面垂直電場(chǎng)線和等勢(shì)面垂直UEd.4一、庫(kù)侖定律一、庫(kù)侖定律122210122211241rrqqrrqqkF0 = 8.8510-12 C2 N-1 m-2 ( F

2、/m)k = 9.0109 N m2 C-2真空介電常數(shù)真空介電常數(shù)疊加原理疊加原理1q2q1Fq10r20r2FF.5例例1：一均勻帶電半球殼，面電荷密度為：一均勻帶電半球殼，面電荷密度為 ，半徑為，半徑為R。在其球心處有一帶電。在其球心處有一帶電量為量為q的點(diǎn)電荷。求該點(diǎn)電荷受到的庫(kù)侖力。的點(diǎn)電荷。求該點(diǎn)電荷受到的庫(kù)侖力。coscos)(22RSqkRqqkfySScos2022cosRfSRqkSRqkf04qkq.6二、電場(chǎng)強(qiáng)度二、電場(chǎng)強(qiáng)度1電場(chǎng)強(qiáng)度定義式電場(chǎng)強(qiáng)度定義式: 2電場(chǎng)強(qiáng)度疊加原理電場(chǎng)強(qiáng)度疊加原理qFErrqrrqkE41202iiiiiirrqEE4120點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度點(diǎn)

3、電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度:.7例2：電偶極子：等量異種點(diǎn)電荷q和q相距為l，P點(diǎn)與其中心O的距離為r（rl） （1）當(dāng)P1點(diǎn)在兩電荷連線的中垂面上時(shí)，求P1點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)；（2）當(dāng)P2點(diǎn)在兩電荷連線上時(shí)，求P2點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)；*（3）當(dāng)OP與兩電荷連線夾角為時(shí)，求P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng) （近似：當(dāng)x0）。兩球心之間的距離d遠(yuǎn)大于兩球的半徑，兩球心的連線MN與兩球面的相交處都開有足夠小的孔，因小孔而損失的電量可以忽略不計(jì)，一帶負(fù)電的質(zhì)點(diǎn)靜止放置在A球左側(cè)某處P點(diǎn)，且在MN直線上。設(shè)質(zhì)點(diǎn)從P點(diǎn)釋放后剛好能穿越三個(gè)小孔，并通過(guò)B球球心。試求質(zhì)點(diǎn)開始時(shí)所在的P點(diǎn)與A球球心的距離x應(yīng)為多少？ 帶電質(zhì)點(diǎn)在A、B之間存在一受力為零的位置，設(shè)

4、為S點(diǎn)，其與A、B球心的距離分別為r1、r2。drdrdrrrQkrQk3132421212221.28若質(zhì)點(diǎn)從P點(diǎn)靜止釋放剛好能到達(dá)S點(diǎn)，應(yīng)滿足：dQqdQqdQqrQqrQqdxQqxQq9444313221dx9) 110( 2若WS WB，則質(zhì)點(diǎn)通過(guò)S點(diǎn)必能通過(guò)B點(diǎn)，即應(yīng)比較P、S點(diǎn)電勢(shì)能；若WS WB，則質(zhì)點(diǎn)通過(guò)S點(diǎn)未必能通過(guò)B點(diǎn)，即應(yīng)直接比較P、B點(diǎn)電勢(shì)能；dQqkdQqdQqkrQqrQqkWS9)4()4(313221)14()4(BBBRdkQqRQqdQqkW) 0(914QqWWdRddRBSBB.29四、電像法四、電像法.30例例11.31.32.33五、帶電體在電場(chǎng)中

5、的平衡與運(yùn)動(dòng)五、帶電體在電場(chǎng)中的平衡與運(yùn)動(dòng)從帶電體的受力（力矩）的角度分析從帶電體的能量角度分析平衡：能量為極值0netF平衡的穩(wěn)定性：穩(wěn)定平衡：不穩(wěn)定平衡：偏離平衡位置時(shí)：合力指向平衡位置合力背離平衡位置能量為極小值能量為極大值運(yùn)動(dòng)：amFnet功能定理與能量守恒0F0F0U0 U0 U.34 .35解解：（1）在離子源區(qū)為勻加速運(yùn)動(dòng)可求得： 在漂移區(qū)為勻速運(yùn)動(dòng) 總時(shí)間 .36 .37解解：（2）在S區(qū)如（1）問所求 在D1區(qū)也為勻加速運(yùn)動(dòng)可求得 由 在漂移區(qū)為勻速運(yùn)動(dòng) .38在D2區(qū)為勻加（減）速運(yùn)動(dòng)同理可求得 總時(shí)間 在D3區(qū)為勻加（減）速運(yùn)動(dòng) 可求得 .39coscos22BPqQkA

6、PqQkFs解解*例14：兩個(gè)帶正電的點(diǎn)電荷，帶電量都是Q，固定放置在圖中x軸上A，B兩點(diǎn)處，A，B距原點(diǎn)的距離都是r若原點(diǎn)處放置另一點(diǎn)電荷P，其帶電量大小為q，質(zhì)量為m（不計(jì)重力作用） （1）當(dāng)限制點(diǎn)電荷P只能哪些方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，它在O處才是穩(wěn)定平衡的？ （2）討論在這些方向上受擾動(dòng)后，它的運(yùn)動(dòng)情況 2122222222)cos2(coscoscos2cos2rssrrsrssrBPrssrAP2122)cos2(coscosrssrsr.40cos21coscos21cos23233rssrrsrsrqQk)cos31 (2cos31)cos(cos31)cos(233srkqQrssrrsrsrqQk31cos20SF穩(wěn)定穩(wěn)定31cos2不穩(wěn)定不穩(wěn)定0SF23222322)cos2()cos()cos2()cos(rssrsrqQkrssrrsqQkFs時(shí)0q.41) 1cos3(223srkqQFs(2)0) 1cos3(2其中其中Q作簡(jiǎn)諧振動(dòng)作簡(jiǎn)