《靜電場(chǎng)一二》課件

《靜電場(chǎng)一二》ppt課件目錄靜電場(chǎng)的定義與性質(zhì)電場(chǎng)線與電場(chǎng)強(qiáng)度高斯定理與靜電場(chǎng)的散度靜電場(chǎng)的旋度與環(huán)量電勢(shì)與電勢(shì)差靜電場(chǎng)的能量與電容靜電場(chǎng)的定義與性質(zhì)01010203靜電場(chǎng)是由靜止電荷在空間中產(chǎn)生的物理場(chǎng)，它對(duì)電荷施加作用力。靜電場(chǎng)定義為了形象地描述靜電場(chǎng)，引入電場(chǎng)線的概念，電場(chǎng)線是用來(lái)表示電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度的方向和大小的物理量。電場(chǎng)線電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度定義為單位正電荷在該點(diǎn)所受的力，其單位是牛/庫(kù)或伏/米。電場(chǎng)強(qiáng)度靜電場(chǎng)的定義01方向性電場(chǎng)具有方向性，電場(chǎng)線指向電場(chǎng)強(qiáng)度降低的方向。02矢量性電場(chǎng)是一個(gè)矢量場(chǎng)，具有大小和方向，可以用矢量表示。03對(duì)稱(chēng)性在靜電場(chǎng)中，如果改變電荷的位置或電荷的符號(hào)，電場(chǎng)分布不會(huì)改變。靜電場(chǎng)的性質(zhì)0102恒定電場(chǎng)是指電場(chǎng)中各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度不隨時(shí)間變化的電場(chǎng)。隨時(shí)間變化的電場(chǎng)是指電場(chǎng)中各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度隨時(shí)間變化的電場(chǎng)。恒定電場(chǎng)隨時(shí)間變化的電場(chǎng)靜電場(chǎng)的分類(lèi)電場(chǎng)線與電場(chǎng)強(qiáng)度0201電場(chǎng)線02電場(chǎng)線的特點(diǎn)為了形象地描述電場(chǎng)中各點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向和大小，在電場(chǎng)中引入一系列假想的曲線，曲線上每一點(diǎn)的切線方向即為該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度方向。始于正電荷，終止于負(fù)電荷；不相交；疏密程度表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小。電場(chǎng)線的概念電場(chǎng)線的切線方向即為電場(chǎng)強(qiáng)度的方向。電場(chǎng)線的疏密程度表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，越密集，電場(chǎng)強(qiáng)度越大。電場(chǎng)線不是實(shí)際存在的，而是為了描述電場(chǎng)而假想的曲線。電場(chǎng)線的性質(zhì)$E=frac{kQ}{r^2}$，其中$Q$為點(diǎn)電荷的電量，$r$為點(diǎn)到點(diǎn)電荷的距離。點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度公式$E=frac{U}ausysao$，其中$U$為電勢(shì)差，$d$為沿電場(chǎng)線方向的距離。勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度公式電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算電場(chǎng)線的切線方向即為電場(chǎng)強(qiáng)度的方向。電場(chǎng)線的疏密程度表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小，越密集，電場(chǎng)強(qiáng)度越大。0102電場(chǎng)強(qiáng)度與電場(chǎng)線的關(guān)系高斯定理與靜電場(chǎng)的散度03在靜電場(chǎng)中，穿過(guò)任意閉合曲面的電場(chǎng)強(qiáng)度通量等于該閉合曲面內(nèi)所包圍的電荷量。高斯定理∮E·dS=∑qi/ε0數(shù)學(xué)表達(dá)式電場(chǎng)線起于正電荷，終止于負(fù)電荷，或者是穿過(guò)某一閉合曲面。物理意義高斯定理的表述01計(jì)算點(diǎn)電荷周?chē)碾妶?chǎng)強(qiáng)度02計(jì)算帶電細(xì)長(zhǎng)圓柱體周?chē)碾妶?chǎng)強(qiáng)度03計(jì)算均勻帶電球殼周?chē)碾妶?chǎng)強(qiáng)度高斯定理的應(yīng)用矢量場(chǎng)f在某點(diǎn)的散度，定義為該點(diǎn)的單位體積內(nèi)場(chǎng)量f的通量。散度的定義散度的物理意義源分布表示單位體積內(nèi)場(chǎng)量的變化率。電荷是電場(chǎng)散度的源，電荷分布決定了電場(chǎng)的散度分布。030201靜電場(chǎng)的散度與源分布靜電場(chǎng)的旋度與環(huán)量04旋度的物理意義旋度的大小表示電場(chǎng)線在某點(diǎn)處的旋轉(zhuǎn)速度，方向則表示旋轉(zhuǎn)的方向。旋度大的地方表示電場(chǎng)線在該處有較大的旋轉(zhuǎn)，反之則表示旋轉(zhuǎn)較小。旋度定義旋度是描述矢量場(chǎng)中某點(diǎn)處的旋轉(zhuǎn)程度和方向的性質(zhì)，是矢量場(chǎng)的一個(gè)重要特征。在靜電場(chǎng)中，旋度表示電場(chǎng)線的旋轉(zhuǎn)程度。旋度的計(jì)算公式旋度的計(jì)算公式為curlE=ε0j，其中E是電場(chǎng)強(qiáng)度矢量，j是電流密度矢量，ε0是真空中的電容率。靜電場(chǎng)的旋度概念首先確定電場(chǎng)強(qiáng)度矢量E在各個(gè)方向的分量，然后根據(jù)curlE的定義和計(jì)算公式，分別計(jì)算出curlE的大小和方向。計(jì)算步驟在計(jì)算過(guò)程中，需要注意電場(chǎng)強(qiáng)度矢量E和電流密度矢量j的定義和性質(zhì)，以及curlE的計(jì)算公式中各物理量的單位和符號(hào)。注意事項(xiàng)以一個(gè)簡(jiǎn)單的電場(chǎng)為例，通過(guò)計(jì)算得出該電場(chǎng)的旋度大小和方向。計(jì)算實(shí)例靜電場(chǎng)的旋度計(jì)算環(huán)量的定義環(huán)量是描述矢量場(chǎng)中某閉合曲線上的向量場(chǎng)性質(zhì)的物理量，等于閉合曲線上的向量場(chǎng)與曲線圍成的面積的向量積。在靜電場(chǎng)中，環(huán)量表示電場(chǎng)線穿過(guò)某一閉合曲線的總流量。旋度與環(huán)量的關(guān)系根據(jù)斯托克斯定理，旋度等于沿某一閉合曲線積分后的環(huán)量。也就是說(shuō)，在靜電場(chǎng)中，某點(diǎn)的旋度大小等于該點(diǎn)附近小區(qū)域內(nèi)電場(chǎng)線的總流量，而方向則表示該點(diǎn)附近小區(qū)域內(nèi)電場(chǎng)線的流出或流入方向。實(shí)例分析以一個(gè)具體的電場(chǎng)為例，通過(guò)計(jì)算環(huán)量和旋度的大小和方向，分析它們之間的關(guān)系。靜電場(chǎng)的環(huán)量與旋度的關(guān)系電勢(shì)與電勢(shì)差05總結(jié)詞電勢(shì)是描述電場(chǎng)中某點(diǎn)電荷所具有的勢(shì)能狀態(tài)的物理量，通常用符號(hào)"φ"表示。詳細(xì)描述電勢(shì)是描述電場(chǎng)中某點(diǎn)電荷所具有的勢(shì)能狀態(tài)的物理量，它是一個(gè)標(biāo)量，具有相對(duì)性，通常用符號(hào)"φ"表示。在靜電場(chǎng)中，電勢(shì)是描述電場(chǎng)中某點(diǎn)電荷所具有的勢(shì)能狀態(tài)的物理量，其大小與該點(diǎn)電荷的電量和電場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)。電勢(shì)的概念電勢(shì)的計(jì)算方法包括積分法、高斯定理法和定義法等?？偨Y(jié)詞積分法是通過(guò)計(jì)算電場(chǎng)線穿過(guò)某一曲面所做的功來(lái)計(jì)算電勢(shì)的方法，適用于任意形狀的帶電體。高斯定理法是通過(guò)計(jì)算電場(chǎng)線穿過(guò)某一閉合曲面的通量來(lái)計(jì)算電勢(shì)的方法，適用于均勻電場(chǎng)和非均勻電場(chǎng)。定義法是根據(jù)電勢(shì)的定義公式來(lái)計(jì)算電勢(shì)的方法，適用于任意形狀的帶電體。詳細(xì)描述電勢(shì)的計(jì)算方法VS電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度之間存在反比關(guān)系，即電場(chǎng)強(qiáng)度越大，電勢(shì)差越小；反之亦然。詳細(xì)描述在靜電場(chǎng)中，電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)差之間存在反比關(guān)系。根據(jù)定義，電場(chǎng)強(qiáng)度等于單位距離上的電勢(shì)差，即E=ΔΦ/Δd。因此，當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度增大時(shí)，單位距離上的電勢(shì)差減小，反之亦然。這種關(guān)系反映了電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)差之間的相互制約關(guān)系，是靜電場(chǎng)的基本性質(zhì)之一。總結(jié)詞電勢(shì)差與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系靜電場(chǎng)的能量與電容06指電荷在靜電場(chǎng)中所具有的勢(shì)能。靜電場(chǎng)能量靜電場(chǎng)能量是相對(duì)穩(wěn)定的，不會(huì)因外界因素而消失或產(chǎn)生。能量守恒靜電場(chǎng)的能量分布與電荷分布和電場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)。能量分布靜電場(chǎng)的能量概念確定電荷在靜電場(chǎng)中的分布情況。電荷分布計(jì)算電場(chǎng)中各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度。電場(chǎng)強(qiáng)度通過(guò)電場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算電場(chǎng)中各點(diǎn)的能量密度。能量密度通過(guò)電荷分布和能量密度計(jì)算靜電場(chǎng)的總能量?？偰芰快o電場(chǎng)的能量計(jì)算電容定義電容是指電容器容納電荷的本領(lǐng)，其大小與電容器極板面積、間距等因素有關(guān)。電容計(jì)算公式C=εrε0A/d，其中C為電容，ε