095电场强度和电势梯度的关系.ppt

9.1 位移、速度和加速度 9-5 电场强度和电势梯度的关系 我们在实验室如何画出电场线？ 描述电场的物理量： 试探电荷在电场中受到作用力 电场强度 （矢量） 试探电荷在电场中具有电势能 电势 （标量） 用电场线形象地表示了电场中场强的分布情况 用等势面形象地表示了电场中电势的分布情况 1 空间中电势相等的点连接起来所形成的面称为等势面 一 等势面（电势图示法） 为了直观地比较电场中各点的电势，在画等势面时，规定任意两相邻等势面之间的电势差相等 一对等量异号点电荷电场的电场线和等势面 + 两平行带电平板电场的电场线和等势面 + + + + + + + + + + + + 在等势面上移动电荷，电场力不做功 2 等势面的性质 在静电场中将一试探电荷沿某一等势面移动一段位移 电场强度与等势面互相垂直 沿电场线的方向，电势总是降低的 沿电场线的方向取AB两点 在匀强电场中，将一负电荷从A移到B，如图所示 A. 电场力作正功，负电荷的电势能减少； B. 电场力作正功，负电荷的电势能增加； C. 电场力作负功，负电荷的电势能减少； D. 电场力作负功，负电荷的电势能增加 √ 等势面密集处场强大，等势面稀疏处场强小 三个相邻等势面之间的间距分别为r1和r2，电势差为U 当U很小时，可认为相邻等势面之间的电场强度不变 相邻等势面的间距与电场强度成反比 等势面的疏密程度反映了电场强度的强弱分布情况 D 场强与电势的积分关系 场强与电势的微分关系 二 电场强度与电势的微分关系 保守力做的功等于其势能增量的负值 保守力等于势能梯度的负值 对于静电场 电场中任一点的电场强度等于该点电势梯度的负值 电场强度的单位可以用 来表示 引入电场强度与电势的微分关系有什么用处呢？ 可以根据电势的分布情况求电场强度 例1 试由电偶极子电场的电势分布求电偶极子的电场强度 电偶极子电场的任一点P的电势 在图示的Oxy坐标系中 当P点在y轴上 当P点在x轴上 三 静电场中的电偶极子 在场强为 的均匀电场中 作用在该电偶极子上的电场力 放置一个电偶极子 虽然这两个力的矢量和为零，但由于作用线不在同一直线上，所以作用在电偶极子的合外力矩不为零 电偶极距的方向与场强方向之间的夹角为 矢量形式 在电场力的力矩的作用下，电偶极子要发生转动，转动到合外力矩为零的位置上 1 外电场对电偶极子的力矩 电偶极子最终会静止在哪个位置上呢？ 电偶极子合力矩为零的位置 电偶极子的方向与电场方向一致 电偶极子的方向与电场方向相反 2 电偶极子在电场中的电势能 设+q和 －q所在位置的电势分别为V+和V－ 电偶极子的电势能 电势能最小 电势能最大 稳定平衡位置 不稳定平衡位置 电偶极子在电场中的电势能 电场中的电偶极子在力矩的作用下，电偶极矩 将转向外电场 的方向，直到 和 的方向一致为止，此时力偶矩等于零而平衡 这个结论对处于非均匀电场中的电偶极子也成立！