大學(xué)物理（下）課件：1.靜電場(chǎng)3-3

1、2022/7/171大學(xué)物理（下） 2022/7/172真空中的靜電場(chǎng)（33）本課時(shí)主要內(nèi)容：一、靜電場(chǎng)知識(shí)回顧二、靜電場(chǎng)的環(huán)路定理三、電勢(shì)四、電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)的關(guān)系2022/7/173靜電場(chǎng)知識(shí)回顧2022/7/1742022/7/1752022/7/176靜電場(chǎng)(電場(chǎng)線)的特征?還有哪些其它特征？環(huán)路定理保守力場(chǎng)和電勢(shì)思考：庫(kù)侖定律和高斯定理的關(guān)系？高斯定理如何間接驗(yàn)證庫(kù)侖定律？2022/7/177 Experimental tests of Gausss law and Coulombs law2022/7/178本課時(shí)知識(shí)點(diǎn)連結(jié)可證：靜電場(chǎng)力為保守力 推論1: 靜電場(chǎng)的環(huán)路定理 推論2：

2、電勢(shì)能，電勢(shì)的引入。 點(diǎn)電荷電勢(shì)公式 電勢(shì)的性質(zhì)：電勢(shì)的疊加原理。 電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)的關(guān)系。2022/7/179questionA、任意兩個(gè)點(diǎn)電荷相距越近，電勢(shì)能越大。B、兩個(gè)同號(hào)點(diǎn)電荷相距越近，電勢(shì)能越大。上述三種表述，哪種是正確的。（1）A正確 （2）B正確 （3）C正確 （4）全不正確C、兩個(gè)異號(hào)點(diǎn)電荷相距越近，電勢(shì)能越大。2022/7/1710證明靜電場(chǎng)力為保守力提示（1）保守力的定義 （2）靜電場(chǎng)的疊加原理（力的疊加）證明分兩步：（1）：一個(gè)點(diǎn)電荷對(duì)試驗(yàn)電荷的作用力的做功與路徑無關(guān)，為保守力。2022/7/1711注意：2022/7/1712（2）：從（1）可以推出N個(gè)點(diǎn)電荷對(duì)試驗(yàn)電荷

3、的作用力的做功與路徑無關(guān)，而任何靜電場(chǎng)都可以看成點(diǎn)電荷的組合，所以靜電場(chǎng)力為保守力。由（）（）可知：靜電場(chǎng)力為保守力。（A）理解 （B）不太理解2022/7/1713推論1：靜電場(chǎng)環(huán)路定理的證明2022/7/1714如下幾種說法是等效的：（1）靜電場(chǎng)力是保守力。（2）靜電場(chǎng)線是不可能閉合的。（3）靜電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度的環(huán)路線積分恒等于零。（4）靜電場(chǎng)是有勢(shì)場(chǎng)（或稱保守力場(chǎng)）2022/7/1715推論2：點(diǎn)電荷的電勢(shì)公式提示（1）電勢(shì)能, 勢(shì)能的定義？ （2）重力勢(shì)能高度差，引力勢(shì)能相對(duì)距離 電勢(shì)能？電勢(shì)電勢(shì)的定義。電勢(shì)能Wp的引入2022/7/1716問: (1)電勢(shì)能屬于q0嗎？ (2)電勢(shì)能有

4、負(fù)值嗎？ (3)電勢(shì)能的正負(fù)值如何判別?電勢(shì)能的變化與電場(chǎng)力作功的關(guān)系?隨機(jī)選人2022/7/1717問: (1)電勢(shì)與電勢(shì)能關(guān)系？正負(fù)號(hào)相同嗎？絕對(duì)值成正比嗎？電勢(shì)能屬于q0與電場(chǎng)所組成的系統(tǒng)，電勢(shì)為靜電場(chǎng)的一種屬性。問: (2)電勢(shì)差與電勢(shì)能變化的關(guān)系？2022/7/1718questionA、任意兩個(gè)點(diǎn)電荷相距越近，電勢(shì)能越大。B、兩個(gè)同號(hào)點(diǎn)電荷相距越近，電勢(shì)能越大。上述三種表述，哪種是正確的。（1）A正確 （2）B正確 （3）C正確 （4）全不正確C、兩個(gè)異號(hào)點(diǎn)電荷相距越近，電勢(shì)能越大。2022/7/1719電勢(shì)U的定義2022/7/1720點(diǎn)電荷q的電勢(shì)公式? r ?2022/7/1

5、721推廣到帶電體：? r ?點(diǎn)電荷系電場(chǎng)的電勢(shì)（電勢(shì)疊加原理）? ri ?2022/7/1722【討論題二】有一無限大均勻帶電平面，電荷面密度為，在它的附近有點(diǎn)電荷q，如圖所示。有人求出P的電勢(shì)為這種做法對(duì)不對(duì)？為什么？2022/7/1723【討論題三】Q、R相同的均勻帶電球面和非均勻帶電球面，二者球內(nèi)外的電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)分布是否相同？球心處的電勢(shì)是否相同？（設(shè)無限遠(yuǎn)處的電勢(shì)為零）【提示】二者球內(nèi)外的電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)分布均不相同,球心處的電勢(shì)相同.2022/7/1724(1)電場(chǎng)線與等勢(shì)面處處正交.(2)電場(chǎng)線的方向?yàn)殡妱?shì)降低的方向.(3)等勢(shì)面密的地方電場(chǎng)強(qiáng)度大,反之亦然.電場(chǎng)線和電勢(shì)的關(guān)系2

6、022/7/1725電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)的關(guān)系2022/7/17262022/7/1727下列哪些知識(shí)點(diǎn)還需要再說明？（A）靜電場(chǎng)是保守力場(chǎng)（B）靜電場(chǎng)的環(huán)路定理（C）電勢(shì)能（D）電勢(shì)及電勢(shì)疊加原理（E）電勢(shì)和電場(chǎng)的相互關(guān)系（F）上述知識(shí)點(diǎn)均已清楚2022/7/1728課時(shí)知識(shí)點(diǎn)小結(jié)可證：靜電場(chǎng)力為保守力場(chǎng) 推論1:靜電場(chǎng)的環(huán)路定理 推論2：電勢(shì)能，電勢(shì)的引入。 點(diǎn)電荷電勢(shì)公式 電勢(shì)的性質(zhì)：電勢(shì)的疊加原理。 電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)的關(guān)系。2022/7/1729重點(diǎn)掌握電勢(shì)計(jì)算的兩種常用方法2022/7/1730【解答】上述做法有兩個(gè)錯(cuò)誤，一是用圓心的電場(chǎng)強(qiáng)度代替了整個(gè)電場(chǎng)分布，二是積分路徑應(yīng)是圓心到無限遠(yuǎn)處

7、，正確的應(yīng)用疊加的方法這種做法對(duì)不對(duì)？為什么？【討論題一】有一半徑為R，電荷線密度為的均勻帶電圓環(huán)，求圓心處的電勢(shì)。有一同學(xué)先求圓心處的電場(chǎng)強(qiáng)度 ，再用2022/7/1731【例題一】如圖所示，兩個(gè)均勻帶電球面，半徑分別為R1 、R2,帶電量分別為Q1、Q2。求此帶電系統(tǒng)在空間形成的電場(chǎng)和電勢(shì)的分布。再用電勢(shì)的定義式計(jì)算電勢(shì)2022/7/17322022/7/1733【例題二】如圖所示，已知一長(zhǎng)為L(zhǎng)，均勻帶電Q 的細(xì)棒，求Z 軸上一點(diǎn)P的電勢(shì)及電場(chǎng)強(qiáng)度在Z 軸上的分量。2022/7/1734【例題三】如圖所示，一均勻帶電球面，總電量為Q。另有一均勻帶電細(xì)棒，長(zhǎng)為L(zhǎng)，電荷線密度為 ，棒的一端距球面距離為L(zhǎng)。求：細(xì)棒在均勻帶電球面產(chǎn)生的電場(chǎng)中的電勢(shì)能。2022/7/1735介紹例題P.36 例9.6 9.7 9.8 討論U(R)=? 9.9 說明:一般有限大帶電體可取無限