大學(xué)物理靜電場(chǎng)總結(jié)

1、第7章 、靜 電 場(chǎng)1、 兩個(gè)基本物理量（場(chǎng)強(qiáng)和電勢(shì)）1、 電場(chǎng)強(qiáng)度、 試驗(yàn)電荷在電場(chǎng)中不同點(diǎn)所受電場(chǎng)力的大小、方向都可能不同；而在同一點(diǎn)，電場(chǎng)力的大小與試驗(yàn)電荷電量成正比，若試驗(yàn)電荷異號(hào)，則所受電場(chǎng)力的方向相反。我們就用來(lái)表示電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，用表示，即對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度的理解： 反映電場(chǎng)本身性質(zhì)，與所放電荷無(wú)關(guān)。 的大小為單位電荷在該點(diǎn)所受電場(chǎng)力,的方向?yàn)檎姾伤茈妶?chǎng)力的方向。 單位為N/C或V/m 電場(chǎng)中空間各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向都相同稱為勻強(qiáng)電場(chǎng)、點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度 以點(diǎn)電荷Q所在處為原點(diǎn)O,任取一點(diǎn)P(場(chǎng)點(diǎn)),點(diǎn)O到點(diǎn)P的位矢為r,把試 驗(yàn)電荷q放在P點(diǎn),有庫(kù)侖定律可知,所受電場(chǎng)力為： 常

2、見電場(chǎng)公式 無(wú)限大均勻帶電板附近電場(chǎng)：2、 電勢(shì)、電場(chǎng)中給定的電勢(shì)能的大小除與電場(chǎng)本身的性質(zhì)有關(guān)外，還與檢驗(yàn)電荷有關(guān)，而比值則與電荷的大小和正負(fù)無(wú)關(guān)，它反映了靜電場(chǎng)中某給定點(diǎn)的性質(zhì)。為此我們用一個(gè)物理量-電勢(shì)來(lái)反映這個(gè)性質(zhì)。即、對(duì)電勢(shì)的幾點(diǎn)說(shuō)明 單位為伏特V 通常選取無(wú)窮遠(yuǎn)處或大地為電勢(shì)零點(diǎn)，則有: 即P點(diǎn)的電勢(shì)等于場(chǎng)強(qiáng)沿任意路徑從P點(diǎn)到無(wú)窮遠(yuǎn)處的線積分。常見電勢(shì)公式 點(diǎn)電荷電勢(shì)分布： 半徑為R的均勻帶點(diǎn)球面電勢(shì)分布： 2、 四定理1、 場(chǎng)強(qiáng)疊加定理點(diǎn)電荷系所激發(fā)的電場(chǎng)中某點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度等于各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)對(duì)該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和。即2、 電勢(shì)疊加定理 、 . 分別為各點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)在P

3、點(diǎn)的電勢(shì)點(diǎn)電荷系的電場(chǎng)中，某點(diǎn)的電勢(shì)等于各點(diǎn)電荷單獨(dú) 存在時(shí)在該點(diǎn)電勢(shì)的代數(shù)和。3、 高斯定理在真空中的靜電場(chǎng)內(nèi)，通過(guò)任意封閉曲面的電通量等于該閉合曲面包圍的所有電荷的代數(shù)和除以說(shuō)明： 高斯定理是反映靜電場(chǎng)性質(zhì)的一條基本定理。 通過(guò)任意閉合曲面的電通量只取決于它所包圍的電荷的代數(shù)和。 高斯定理中所說(shuō)的閉合曲面，通常稱為高斯面。3、 靜電平衡1、 靜電平衡當(dāng)一帶電體系中的電荷靜止不動(dòng)，從而電場(chǎng)分布不隨時(shí)間變化時(shí)，帶電體系即達(dá)到了靜電平衡。說(shuō)明：導(dǎo)體的特點(diǎn)是體內(nèi)存在自由電荷。在電場(chǎng)作用下，自由電荷可以移動(dòng)， 從而改變電荷分布；而電荷分布的改變又影響到電場(chǎng)分布。均勻?qū)w的靜電平衡條件：體內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)處處為

4、零。導(dǎo)體是個(gè)等勢(shì)體，導(dǎo)體表面是個(gè)等勢(shì)面。導(dǎo)體外靠近其表面的地方場(chǎng)強(qiáng)處處與表面垂直。2、 靜電平衡時(shí)導(dǎo)體上的電荷分布在達(dá)到靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部處處沒(méi)有凈電荷，電荷只分布在導(dǎo)體的表面。說(shuō)明：在靜電平衡狀態(tài)下，導(dǎo)體表面之外附近空間的場(chǎng)強(qiáng)與該處導(dǎo)體表面的面電荷密度的關(guān)系為：表面曲率的影響（孤立導(dǎo)體）表面曲率較大的地方（突出尖銳），較 大；曲率較小的地方（較平坦），較小3、 導(dǎo)體殼 腔內(nèi)無(wú)帶電體當(dāng)導(dǎo)體殼內(nèi)沒(méi)有其他帶電體時(shí)，在靜電平衡下，導(dǎo)體殼的內(nèi)表面上處處沒(méi)有電荷，電荷只能分布在外表面；空腔內(nèi)沒(méi)有電場(chǎng) 腔內(nèi)有帶電體當(dāng)導(dǎo)體殼腔內(nèi)有其他帶電體時(shí)，在靜電平衡狀態(tài)下，導(dǎo)體殼的內(nèi)表面所帶電荷與腔內(nèi)電荷的代數(shù)和為0

5、 靜電屏蔽封閉導(dǎo)體殼（不論接地與否）內(nèi)部的電場(chǎng)不受外電場(chǎng)的影響；接地封閉導(dǎo)體殼（或金屬絲網(wǎng)）外部的場(chǎng)不受殼內(nèi)電荷的影響。4、 電通量、電容及電場(chǎng)中的能量計(jì)算1、 電通量取電場(chǎng)中任一面元，通過(guò)此面元的電場(chǎng)線條數(shù)即定義為通過(guò)這一面元的電通量 通過(guò)任意曲面的電通量為：對(duì)封閉曲面來(lái)說(shuō)， 并且，對(duì)于封閉曲面，取其外法線矢量為正方向，即穿入為負(fù)、穿出為正。2、 電容使導(dǎo)體每升高單位電勢(shì)所需要的電量單位：法拉F、電容C是與導(dǎo)體的形狀、大小有關(guān)的一個(gè)常數(shù)，與q、V無(wú)關(guān)3、 電容器兩個(gè)帶有等量異號(hào)電荷的導(dǎo)體所組成的系統(tǒng)。說(shuō)明： 電容器的電容與兩導(dǎo)體的尺寸、形狀、相對(duì)位置有關(guān) 通常在電容器兩金屬極板間夾有一層電介

6、質(zhì)，也可以就是空氣或真空。 電介質(zhì)會(huì)影響電容器的電容。 平行板電容器 球形電容器 4、 靜電場(chǎng)中的能量電容器的電能為：能量密度(單位體積內(nèi)的電場(chǎng)能量)為:5、 靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)電介質(zhì)即絕緣體。電介質(zhì)內(nèi)沒(méi)有可以自由移動(dòng)的電荷。在電場(chǎng)作用下，電介質(zhì)中的電荷只能在分子范圍內(nèi)移動(dòng)1、 電介質(zhì)的極化 在電場(chǎng)中，電介質(zhì)表面上出現(xiàn)電荷分布，由于這些電荷仍束縛在每個(gè)分 子中，故稱之為束縛電荷或極化電荷。 無(wú)極分子：分子正負(fù)電荷中心重合；有極分子：分子正負(fù)電荷中心不重合。2、 極化強(qiáng)度矢量 電偶極子排列的有序程度反映了介質(zhì)被極化的程度，排列得越有序說(shuō)明被 極化得越厲害。 量度了電介質(zhì)極化狀態(tài)（極化程度、極化方向） 單位：3、 電解質(zhì)極化規(guī)律 對(duì)于大多數(shù)各向同性介質(zhì)，有： 其中為極化率，與電介 質(zhì)的種類有關(guān)4、 有電介質(zhì)時(shí)的高斯定理 定義為相對(duì)電容率，為電容率，定義為