第真空中的靜電場(chǎng)演示文稿

第真空中的靜電場(chǎng)演示文稿現(xiàn)在是1頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一優(yōu)選第真空中的靜電場(chǎng)現(xiàn)在是2頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一§8-1電荷庫(kù)侖定律一.電荷帶電現(xiàn)象：物體經(jīng)摩擦后對(duì)輕微物體有吸引作用的現(xiàn)象。兩種電荷：硬橡膠棒與毛皮摩擦后所帶的電荷為負(fù)電荷。玻璃棒與絲綢摩擦后所帶的電荷為正電荷?，F(xiàn)在是3頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一電荷的基本性質(zhì)：電荷與電荷之間存在相互作用力，同種電荷相斥，異種電荷相吸。電量：物體帶電荷量的多少。n=1，2，3，…基本電荷量：電量單位：庫(kù)侖（C）現(xiàn)在是4頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一電荷守恒定律：在一個(gè)孤立系統(tǒng)中，無(wú)論發(fā)生了怎樣的物理過(guò)程，電荷不會(huì)創(chuàng)生，也不會(huì)消失，只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上。二.庫(kù)侖定律

真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷相互作用力F的大小與這兩個(gè)點(diǎn)電荷所帶電量q1和q2的乘積成正比，與它們之間的距離r的平方成反比。作用力F的方向沿它們的連線方向，同號(hào)相斥，異號(hào)相吸。真空中的庫(kù)侖定律：現(xiàn)在是5頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一o：真空中的介電常數(shù)（真空中的電容率）現(xiàn)在是6頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一例1.在氫原子中，電子與質(zhì)子的距離約為5.310-11m。求它們之間的萬(wàn)有引力和靜電力。解：（已知：M=1.6710-27kg,G=6.6710-11N·m2·kg-2，m=9.1110-31kg）現(xiàn)在是7頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一三.電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)：電荷周?chē)嬖谥囊环N特殊物質(zhì)。靜電場(chǎng)：

靜止電荷所產(chǎn)生的電場(chǎng)電荷電荷電場(chǎng)現(xiàn)在是8頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一試驗(yàn)電荷：（1）點(diǎn)電荷；（2）電量足夠小電場(chǎng)中各處的力學(xué)性質(zhì)不同。結(jié)論：1、在電場(chǎng)的不同點(diǎn)上放同樣的試驗(yàn)電荷q02、在電場(chǎng)的同一點(diǎn)上放不同的試驗(yàn)電荷F3F1F2結(jié)論：Q現(xiàn)在是9頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一電場(chǎng)強(qiáng)度定義：?jiǎn)挝唬篘·C-11.電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為F/q0。2.電場(chǎng)強(qiáng)度的方向?yàn)檎姾稍谠撎幩茈妶?chǎng)力的方向?，F(xiàn)在是10頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一四.電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算1．點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的電場(chǎng)強(qiáng)度+-現(xiàn)在是11頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一2、點(diǎn)電荷系電場(chǎng)中的電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度疊加原理：點(diǎn)電荷系電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度等于各點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和。現(xiàn)在是12頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一各點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度：……點(diǎn)電荷系的電場(chǎng)強(qiáng)度：現(xiàn)在是13頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一3．連續(xù)分布電荷電場(chǎng)中的電場(chǎng)強(qiáng)度電荷元dq在P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)：帶電體在P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)：線電荷：面電荷：體電荷：現(xiàn)在是14頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一4、電偶極子電偶極子：大小相等，符號(hào)相反且存在一微小間距的兩個(gè)點(diǎn)電荷構(gòu)成的復(fù)合體。電偶極矩：電偶極子是個(gè)很重要的物理模型，在研究電極化，電磁波的發(fā)射和接收都會(huì)用到。-qq現(xiàn)在是15頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一-qqlr例2.

計(jì)算在電偶極子延長(zhǎng)線上任一點(diǎn)A的場(chǎng)強(qiáng)。解：E+E-Aro現(xiàn)在是16頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一例3.計(jì)算電偶極子中垂線上任一點(diǎn)B的場(chǎng)強(qiáng)。-qqlrBEBE+E-解：因?yàn)閞>>l所以現(xiàn)在是17頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一ayx12oP例4.真空中有均勻帶電直線，長(zhǎng)為L(zhǎng)，總電量為Q。線外有一點(diǎn)P，離開(kāi)直線的垂直距離為a，P點(diǎn)和直線兩端連線的夾角分別為1和2。求P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)。（設(shè)電荷線密度為）dxx解：電荷元：dq=dxdEdExdEyr現(xiàn)在是18頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一現(xiàn)在是19頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一無(wú)限長(zhǎng)帶電直線：1

=

0，2

=

現(xiàn)在是20頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一例5.電荷q均勻地分布在一半徑為R的圓環(huán)上。計(jì)算在圓環(huán)的軸線上任一給定點(diǎn)P的場(chǎng)強(qiáng)。解：xPxRrdE現(xiàn)在是21頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一例6.

均勻帶電圓板，半徑為R，電荷面密度為。求軸線上任一點(diǎn)P的電場(chǎng)強(qiáng)度。rdr解：利用帶電圓環(huán)場(chǎng)強(qiáng)公式RPxdE現(xiàn)在是22頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一無(wú)限大帶電平板的電場(chǎng)強(qiáng)度：時(shí)當(dāng)考察點(diǎn)很接近帶電平面時(shí)（x<<R），可以把帶電平面近似看作無(wú)限大來(lái)處理。現(xiàn)在是23頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一§8-2高斯定理及應(yīng)用1、曲線上每一點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度的方向。一.電場(chǎng)線電場(chǎng)線：描述電場(chǎng)分布情況的曲線。2、垂直通過(guò)單位面積的電場(chǎng)線條數(shù)，在數(shù)值上就等于該點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度的大小。即：曲線的疏密表示該點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度的大小。現(xiàn)在是24頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一幾種常見(jiàn)的電場(chǎng)線：靜電場(chǎng)中電場(chǎng)線的特點(diǎn)：3、電場(chǎng)線密集處電場(chǎng)強(qiáng)，電場(chǎng)線稀疏處電場(chǎng)弱。1、電場(chǎng)線起始于正電荷，終止于負(fù)電荷。2、電場(chǎng)線不閉合，不相交?，F(xiàn)在是25頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一二.電通量電場(chǎng)強(qiáng)度通量（電通量）e：通過(guò)電場(chǎng)中任一曲面的電場(chǎng)線條數(shù)。1、均勻電場(chǎng)中通過(guò)平面S的電通量S現(xiàn)在是26頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一2、非均勻電場(chǎng)的電通量對(duì)閉合曲面的電通量：規(guī)定：外法線方向?yàn)檎?dāng)<90°時(shí)Φe>

0

：電場(chǎng)線穿出閉合曲面。當(dāng)>90°時(shí)Φe<

0

：電場(chǎng)線穿進(jìn)閉合曲面。當(dāng)=90°時(shí)Φe=

0

：電場(chǎng)線與曲面相切?，F(xiàn)在是27頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一三.靜電場(chǎng)高斯定理真空中的高斯定理：在真空中，通過(guò)任一閉合曲面的電場(chǎng)強(qiáng)度通量等于該曲面所包圍的所有電荷的代數(shù)和的1/o倍。表示高斯面內(nèi)包含電荷的代數(shù)和。現(xiàn)在是28頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一+1、點(diǎn)電荷在球形高斯面的圓心處dSE驗(yàn)證高斯定理：現(xiàn)在是29頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一2、點(diǎn)電荷在任意形狀的高斯面內(nèi)

通過(guò)球面S的電場(chǎng)線也必通過(guò)任意曲面S‘

，即它們的電通量相等，為q/o+現(xiàn)在是30頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一3、電荷q在閉合曲面以外

穿進(jìn)曲面的電場(chǎng)線條數(shù)等于穿出曲面的電場(chǎng)線條數(shù)。+對(duì)于點(diǎn)電荷系，有：現(xiàn)在是31頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一注意：

閉合面外的電荷對(duì)通過(guò)閉合面的電場(chǎng)強(qiáng)度通量沒(méi)有貢獻(xiàn)，但是對(duì)閉合面上各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度是有貢獻(xiàn)的，即，閉合面上各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度是由閉合面內(nèi)、外所有電荷共同激發(fā)的。

高斯定理將靜電場(chǎng)與場(chǎng)源電荷聯(lián)系了起來(lái)，揭示了靜電場(chǎng)是有源場(chǎng)這一普遍性質(zhì)?，F(xiàn)在是32頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一四.高斯定理的應(yīng)用高斯定理的一個(gè)重要應(yīng)用就是計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度。高斯定理計(jì)算場(chǎng)強(qiáng)的條件：帶電體的電場(chǎng)強(qiáng)度分布要具有高度的對(duì)稱性。⑴高斯面上的電場(chǎng)強(qiáng)度大小處處相等；⑵面積元dS的法線方向與該處的電場(chǎng)強(qiáng)度E的方向一致?，F(xiàn)在是33頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一用高斯定理計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度的步驟：從電荷分布的對(duì)稱性來(lái)分析電場(chǎng)強(qiáng)度的對(duì)稱性，判定電場(chǎng)強(qiáng)度的方向。2.根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的對(duì)稱性特點(diǎn)，作相應(yīng)的高斯面（通常為球面、圓柱面等），使高斯面上各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等。3.確定高斯面內(nèi)所包圍的電荷之代數(shù)和。4.根據(jù)高斯定理計(jì)算出電場(chǎng)強(qiáng)度大小。現(xiàn)在是34頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一現(xiàn)在是35頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一例7.求均勻帶電球體的場(chǎng)強(qiáng)分布。（已知球體半徑為R，帶電量為q，電荷密度為）R解：（1）球外某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)r(r≥R)現(xiàn)在是36頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一（2）求球體內(nèi)一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)（r<R）rERrroR現(xiàn)在是37頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一例8.求均勻帶電球面的場(chǎng)強(qiáng)分布。（已知球體半徑為R，帶電量為q）R(r≥R)（r<R）現(xiàn)在是38頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一例9.求無(wú)限長(zhǎng)帶電直線的場(chǎng)強(qiáng)分布。（已知線電荷密度為）解：rhE現(xiàn)在是39頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一例10.

計(jì)算無(wú)限大均勻帶電平面的場(chǎng)強(qiáng)分布。（電荷密度為）解：EE現(xiàn)在是40頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一例11.計(jì)算兩無(wú)限大均勻帶異號(hào)電荷平面的場(chǎng)強(qiáng)分布。-+BA解：EAEB平面之間：平面之外：兩平面外側(cè)：現(xiàn)在是41頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一baq§8.3靜電場(chǎng)的環(huán)路定理電勢(shì)一.靜電場(chǎng)的環(huán)路定理現(xiàn)在是42頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一結(jié)論：給定試驗(yàn)電荷在靜電場(chǎng)中移動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力所作的功只與試驗(yàn)電荷的起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置有關(guān)，而與路徑無(wú)關(guān)。即電場(chǎng)力是保守力，靜電場(chǎng)是保守場(chǎng)（無(wú)旋場(chǎng)）。靜電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度的環(huán)流為零。保守力作功的特點(diǎn)：靜電場(chǎng)的環(huán)路定理：現(xiàn)在是43頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一保守力作功等于勢(shì)能的減少結(jié)論：試驗(yàn)電荷qo在空間某處的電勢(shì)能在數(shù)值上就等于將qo從該處移至勢(shì)能零點(diǎn)，電場(chǎng)力所做的功。二.電勢(shì)能baFqo空間a點(diǎn)的電勢(shì)能：空間b點(diǎn)的電勢(shì)能：現(xiàn)在是44頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一注意：(1)電勢(shì)能的零點(diǎn)原則上可以任意選取，但是在習(xí)慣上，當(dāng)場(chǎng)源電荷為有限帶電體時(shí)，通常把電勢(shì)能的零點(diǎn)選取在無(wú)窮遠(yuǎn)處。(2)電勢(shì)能為電場(chǎng)和位于電場(chǎng)中的電荷這個(gè)系統(tǒng)所共有。(3)電勢(shì)能是標(biāo)量，可正可負(fù)?，F(xiàn)在是45頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一定義：結(jié)論：電場(chǎng)中a點(diǎn)的電勢(shì)，在數(shù)值上等于將單位正電荷從a點(diǎn)移至勢(shì)能零點(diǎn)，電場(chǎng)力所做的功。三.電勢(shì)和電勢(shì)差單位：伏特（=）現(xiàn)在是46頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一電勢(shì)差：結(jié)論：靜電場(chǎng)中a,b兩點(diǎn)的電勢(shì)差，等于將單位正電荷從a點(diǎn)移至b點(diǎn)，電場(chǎng)力所做的功?，F(xiàn)在是47頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一四.電勢(shì)的計(jì)算1．點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的電勢(shì)正電荷激發(fā)的電場(chǎng)中，各點(diǎn)的電勢(shì)為正；負(fù)電荷激發(fā)的電場(chǎng)中，各點(diǎn)的電勢(shì)為負(fù)?，F(xiàn)在是48頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一2.點(diǎn)電荷系電場(chǎng)中的電勢(shì)現(xiàn)在是49頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一

點(diǎn)電荷系電場(chǎng)中任一點(diǎn)的電勢(shì)，等于各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)處的電勢(shì)之代數(shù)和。

3.電勢(shì)疊加原理：

（1）點(diǎn)電荷系在空間某一點(diǎn)的電勢(shì)

（2）電荷連續(xù)分布帶電體在空間某一點(diǎn)的電勢(shì)現(xiàn)在是50頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一例11.

半徑為R的均勻帶電球體，帶電量為q。求空間電勢(shì)分布。解：Rqr現(xiàn)在是51頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一Rq現(xiàn)在是52頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一推論：（1）帶電球體圓心處電勢(shì)：（2）帶電球體表面處處電勢(shì)：現(xiàn)在是53頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一例12.

半徑為R的均勻帶電球面，帶電量為q。求空間電勢(shì)分布。解：Rqr現(xiàn)在是54頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一Rq現(xiàn)在是55頁(yè)\一共有59頁(yè)\編輯于星期一推論：（1）帶電球面圓心處電勢(shì)：（2