06静电场.ppt

电通量：通过电场中某一面积的电场线条数。 均匀电场中通过平面的电通量： 第二节 电通量 二、电通量 非均匀电场或曲面的情况： 由此可得，在电场中对曲面 S 的电通量为： 第二节 电通量 闭合曲面上的电通量： 第二节 电通量 电场线穿入 规定：面元方向由闭合面内指向面外。 ? = 90° ? 90° 电场线穿出 ? 90° 【例】点电荷+q位于球面中心，如下图所示，分析球面的电通量。 第二节 电通量 + 解： 球面上场强为 思考：通过任意闭合曲面的电通量？ 第三节 电场力做功、电势、电势差 电场力的功 一、静电场的环路定理 结果: 仅与 的始末位置有关，与路径无关。 电场力是保守力 环路定理 静电场力是保守力，静电场是保守场! 对任意的静电场： 第三节 电场力做功、电势、电势差 对于任意电荷的电场（视为点电荷的组合），根据叠加定理有： 1 2 电势能 (Electric Potential Energy) 静电场力所做的功等于电荷电势能增量的负值。 电场力做功： 二、电势能 电势 电势差 第三节 电场力做功、电势、电势差 选b点为电势能零点，Wb=0，则a点电势能为 电势能的大小是相对的，电势能的差是绝对的。 电势（Electric potential） 单位：V 第三节 电场力做功、电势、电势差 静电场中 a 点的电势，等于单位正电荷在 a 点处系统所具有的电势能。 电势是表征电场性质的物理量,是由场源电荷决定的,与试探电荷的存在与否无关。电势的量值与电势零点的选择有关,电势零点即是电势能的零点。 电势是一个跟位置相关的标量函数！ 电势零点选择： 无穷远为电势零点，实际问题中常选择地球电势为零。 电势差 ： 静电场中 a 、b 两点的电势差，等于将单位正电荷从 a 点沿任意路径移至 b 点时电场力所作的功。 静电场中两点间的电势之差。 第三节 电场力做功、电势、电势差 电势差是绝对的，与电势零点的选择无关； 电势大小是相对的，与电势零点的选择有关。 注意 静电场力的功： 【例】 真空中点电荷的电势分布。 第三节 电场力做功、电势、电势差 解： q P ? 点电荷场强： 选无穷远处为电势零点，则 ——电势叠加原理 电势叠加原理 点电荷系： 电荷连续分布： 第三节 电场力做功、电势、电势差 点电荷系： 【例】计算电偶极子电场中任一点的电势。 可得： 第三节 电场力做功、电势、电势差 解： P θ l/2 l/2 ?q +q 根据电偶极子的定义知： r+ l, r- l,r l 【例】均匀带电圆环，带电量为q，半径为R，求轴线上任意一点 P 的电势。 P x x R r 第三节 电场力做功、电势、电势差 解： 等势面 (equipotential surface) ——电势相等的点所组成的曲面。 用一组等势面描述静电场时规定： 相邻两个等势面之间的电势差相等。 ★等势面与电场线处处正交； ★电场线指向电势降低的方向； ★在静电场中沿等势面移动电荷，电场力作功为零； 第三节 电场力做功、电势、电势差 第三节 电场力做功、电势、电势差 综合势场图 第五节 静电场中的电介质 一、电介质的极化 电介质 (dielectric)： ★电介质即绝缘体。 ★主要特征是电介质的分子中电子被原子核束缚得很紧，在外电场作用下，电子一般不能够脱离所属原子作宏观运动，在宏观上几乎没有自由电荷，导电性很差。 ★电场中存在电介质时，会影响原有的电场的分布。静电平衡时电介质内部的场强也可以不等于零。 电介质 第五节 静电场中的电介质 无极分子 有极分子 分子内正、负电荷中心重合，分子电矩为零。 分子内正、负电荷的中心不相重合。 H2，N2，CO2，CH4等 HCl，H2O等 第五节 静电场中的电介质 束缚电荷(极化电荷)： 在物体内不能自由移动且不能用 传导的方法移动的电荷。 电介质的极化： 在外电场作用下，各向同性均匀的电介质的表面（垂直于外电场方向的端面）出现束缚电荷的现象。 无极分子的极化 ——位移极化 第五节 静电场中的电介质 有极分子的极化 ——取向极化 无电场时介质分子热运动, 紊乱, 呈电中性。 加外电场后，电介质出现束缚电荷和附加电场。 二、极化强度和极化电荷 电极化强度 :电极化强度， C/m2 :分子电矩 对于各向同性电介质： ?e：极化率，与场强无关。 第五节 静电场中的电介质 外电场场强 极化电荷产生附加场强，与外电场方向相反 + + + + + － － － － － － － － － + + + + 极化强度和极化电荷 均匀电场中放入电介质，取其中底为?S的圆柱面，有如下关系： 在一般情况下，表面极化电荷面密度等于电极化强度在介质表面外法线方向上