工程電磁場(chǎng)高斯定律教學(xué)課件

1-2高斯定律根據(jù)物體的靜電表現(xiàn),可分為三類:導(dǎo)電體(導(dǎo)體)、絕緣體(電介質(zhì))、半導(dǎo)體。1.導(dǎo)體存在大量的可自由移動(dòng)的電荷conductor2.絕緣體理論上認(rèn)為一個(gè)自由移動(dòng)的電荷也沒有也稱電介質(zhì)dielectric3.半導(dǎo)體介于上述兩者之間semiconductor一.導(dǎo)體的靜電平衡條件1.靜電平衡electrostaticequilibrium導(dǎo)體內(nèi)部和表面無自由電荷的定向移動(dòng),說導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)2導(dǎo)體靜電平衡的條件E內(nèi)3導(dǎo)體為一等位體,導(dǎo)體表面必為等位面。4.導(dǎo)體表面上的E必垂直于表面。5導(dǎo)體如帶電,電荷只能分布于其表面。導(dǎo)體靜電平衡時(shí),導(dǎo)體各點(diǎn)電勢(shì)相等即導(dǎo)體是等勢(shì)體,表面是等勢(shì)面。b證:在導(dǎo)體上任取兩點(diǎn)a和bja-jb=oe?c0a=j導(dǎo)體等勢(shì)是導(dǎo)體體內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)靜電平衡條件度處處為零的必然結(jié)果的另一種表述二、電介質(zhì)及其極化polarization1極化介質(zhì)所產(chǎn)生的電位無外場(chǎng)時(shí):④有電場(chǎng)時(shí):q電偶極子排列的有序程度反映了介質(zhì)被極化的程度排列愈有序說明極化愈烈單個(gè)電偶極子電位DV內(nèi)多個(gè)電偶極子電位:gdcosgprep4πeaR邋p4erD4meoR2Dv’4eoR2.描述極化強(qiáng)弱的物理量一極化強(qiáng)度P∠△V定義n△V宏觀上無限小微觀上無限大的體積元Dv每個(gè)分子的單位其中:P;電偶極矩實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在各向同性、線性、均勻介質(zhì)中P=xEx—電介質(zhì)的極化率體積v內(nèi)電偶極子產(chǎn)生的電位矢量恒等式:P(r')RAdvV(uF)=uV.F+FVu3極化強(qiáng)度P與極化電荷的關(guān)系極化電介質(zhì)所產(chǎn)生的電位等于電荷面密度為on的面積電荷與電荷體密度為P的體積電荷共同產(chǎn)生的電位。VIP電荷守恒定律:(q)=∫P+Ps=0電介質(zhì)對(duì)電場(chǎng)的影響可歸結(jié)為極化化后極化電荷或電偶極子在真空中所產(chǎn)生的作用。勻強(qiáng)電場(chǎng)三、電通量(electricflux)藉助電力線認(rèn)識(shí)電通量E通過任一面的電力線條數(shù)通過任意面積元的電通量dy=EdS通過任意曲面的電通量怎么計(jì)算?把曲面分成許多個(gè)面積元每一面元處視為勻強(qiáng)電場(chǎng)edE·dS正與負(fù)eds*d=E·dS取決于面元的法線方向的選取如面元正方向向上知E·ds>0若如紅色虛線箭頭所示則E·ds<0通過閉合面的電通量=9E·dS規(guī)定:面元方向由閉合面內(nèi)指向面外如=5E·dS確定的值EE·<0電力線穿入S、+E.>0電力線穿出S四、靜電場(chǎng)的高斯定理Gauss