大学应用物理第七章读书笔记.docxVIP

静电场 本章研究的是电磁运动中最简单的情况—静电场，所采用的研究方法为：从库仑定律开始，建立静电场的概念，从置于电场中的电荷所受的力和力做功的情况，研究静电场的性质，引入电场强度和电势两个重要的物理量。建立场强叠加原理、高斯定理、环路定理等。 一、概念 静电场：任何电荷周围都存在着电场，相对观察者为静止的电荷所激发的电场。 电场的特点 (1) 电荷之间的相互作用是通过电场来传递　(2) 对位于其中的带电体有力的作用 (3) 带电体在电场中运动,电场力要作功—— 电场是种物质，具有能量、质量和动量。 电场强度：放入电场中某点的电荷所受静电力F跟它的电荷量比值，叫做该点的电场强度。定义式：E=F/q ，F为电场对试探 电荷的作用力，q为放入电场中检验 电荷（试探电荷）的电荷量。 电场强度的方向：规定为放在该点的正电荷受到的静电力方向。与正电荷受力方向相同，与负电荷受力方向相反 电场力：电荷之间的相互作用是通过电场发生的。只要有电荷存在，电荷的周围就存在着电场，电场的基本性质是它对放入其中的电荷有力的作用，这种力就叫做电场力 判断方向方法：正电荷沿电场线的切线方向，负电荷沿电场线的切线方向的反方向。计算：电场力的计算公式是F=qE，其中q为点电荷的带电量，E为场强。或由W=Fd，也可以根据电场力做功与在电场力方向上运动的距离来求。电磁学中另一个重要公式W=qU（其中U为两点间电势差），可由此公式推导得出。 静电力作功的特点：单个点电荷产生的电场中　任意带电体系产生的电场中 电荷系q1、q2、…的电场中，移动q0，有　 　结论：　电场力作功只与始末位置有关，与路径无关，所以静电力是保守力，静电场是保守力场。 电通量：通过电场中任意给定面积的电场线的数目，叫做通过该面积的电场强度通量，简称电通量。（它是研究电场性质的常用物理量） 公式： 电通量密度是通过垂直于电场方向的单位面积的电通量，它等于该处电场的大小E 。电通量密度精确地描述了电力线的疏密。 在均匀场中 非均匀场中 　　　 　　　　对闭合曲面讨论　 电势能：电荷在电场中由于受电场作用而具有由位置决定的能叫电势能。既指电荷在电场中具有的能。又指电荷q由电场中某点A到一点B且B点电势能为零，则电场力做的功等于q在A点具有的电势能。公式： a.离场源正电荷越近,试探正电荷的电势能越大,试探负电荷的电势能越小 b．正电荷顺着电场线的方向移动时,电势能逐渐减小,逆着电场线的方向移动时,电势能逐渐增大 负电荷顺着电场线的方向移动时,电势能逐渐增大,逆着电场线的方向移动时,电势能逐渐减小 c.无论正负电荷,电场力做正功,电荷的电势能就一定减小,电场力做负功,电荷的电势能就一定增加 说明 (1) 电势能应属于 q0 和产生电场的源电荷系统共有。 (2) 电荷在某点电势能的值与零点选取有关,而两点的差值与零点选取无关 (3) 选势能零点原则： 当(源)电荷分布在有限范围内时，势能零点一般选在 　无穷远处。 无限大带电体，势能零点一般选在有限远处一点。 实际应用中取大地、仪器外壳等为势能零点。 电势：处于电场中某个位置的单位电荷所具有的电势能。电势只有大小，没有方向，是标量，其数值不具有绝对意义，只具有相对意义。公式： C、电势差：在静电场中任意两点a、b之间的电势差，数值上等于把单位正电荷从点a移到点b时，静电场所做的功。公式： 电势的计算　?静电平衡 导体内部和表面上任何一部分都没有宏观电荷运动，我们就说导体处于静电平衡状态。 2. 导体静电平衡的条件　　　?　　3. 静电平衡导体的电势 导体静电平衡时，导体上各点电势相等，即导体是等势体，表面是等势面。　二、导体上电荷的分布 由导体的静电平衡条件和静电场的基本 性质，可以得出导体上的电荷分布。　　 1. 静电平衡导体的内部处处不带电　 证明：在导体内任取体积元　　　如果有空腔且空腔中无电荷,可证明电荷只分布在外表面。如果有空腔且空腔中有电荷,则在内外表面都有电荷分布，内表面电荷与 q 等值异号。 处于静电平衡的孤立带电导体电荷分布 由实验可得以下定性的结论：? 在表面凸出的尖锐部分电荷面密度较大，在比较平坦部分电荷面密度较小，在表面凹进部分带电面密度最小。 静电屏蔽(腔内、腔外的场互不影响) 储存电荷和电能的原件 电容器：任何两个彼此绝缘且相隔很近的导体（包括导线）间都构成一个电容器。其电容为： 孤立导体的电容：导体附近无其它带电体或导体的电容。公式： 电容器的应用： 储能、振荡、滤波、移相、旁路、耦合等。 电容器的分类 形状：平行板、柱形、球形电容器等 介质：空气、陶瓷、涤纶、云母、电解电容器等 用途：储能、振荡、滤波、移相、旁路