1-3-真空中的静电场.ppt

实验基础 库仑定律 电荷守恒定律 场的叠加原理 点电荷系 ②有能量 ③对导体、电介质作用 电场强度E 高斯定理 电势 静电场是保守力场 电势能Wa 环路定理 静电场 场源电荷 （静电荷） 相对于观察者静止的点电荷 物质性 ①存在力的作用 力 能量 感应 极化 电荷连续分布带电体 三条规律、两个概念 两类计算、两条定理 真空中的静电场 如何计算？ 如何计算？ 一、静电场力作功的特点 试探电荷q0在q的电场中，沿任意路径从 a 移动到 b 取元位移 §4 电场力的功 电势 ? 1. 单个点电荷产生的电场 r r dr ? dl 在q1、q2、?qn点电荷系电场中移动 ----与路径无关 结论：在点电荷产生的电场中，电场力对试探电荷作的功与路径无关，只与始末位置有关，并与试探电荷的带电量q0有关。 2. 点电荷系产生的电场 结论：试验电荷在任何静电场中移动时，电场力所作的功只与起点和终点的位置有关，而与路径无关；当然也与试探电荷电量的大小有关。 静电场力是保守力，静电场是保守场。 3. 任意连续分布带电体产生的电场 任意带电体可以划分成许多电荷元，每个电荷元可以看成是一个点电荷，这样任意带电体就可以看成是一个连续分布的点电荷系。 宏观带电体的电场力作功与路径无关！ ----静电场环路定理 在静电场中，取闭合路径时 4. 静电场中的环路定理 ------ 静电场的基本规律之二 由保守力作功的性质可知： 表明：静电场是无旋场（或保守场）！ 二、电势能 与重力场类似，带电体在电场中处于一定位置时所具有的势能称之为电势能。 结论：电场力所作的功就等于该电势能增量的负值 b a Wa Wb 保守力作功等于势能增量的负值 F qo 设Wa和Wb分别表示试探电荷q0在a点和b点的电势能 若选无限远处为零电势能参考点 表明：试验电荷q0在电场中a点时，系统所具有的电势能，在数值上等于把q0从点a移到零势能点处（通常为无限远处）电场力所作的功。 势能是一个相对量，要计算静电场中某点的电势能，必须首先选择参考点（即电势能的零点） 令b点的势能为零（Wb = 0），则静电场中任一点a的电势能为： 电势能是属于场源电荷和试探电荷的 静电场中任一点a的电势能为 电势能是属于电场的，但不是电场独有的 说明 （1）公式中的场强E是积分路径中的场强分布，不是a点的场强 （3）对电荷分布存在有无限区域内的带电体，不能选无限远处为零电势能参考点，只能选在其有限空间的某一点上 （2）对电荷都分布在有限区域内的带电体，通常选无限远处为零电势能参考点 1. 电势的定义 物理意义：a 点的电势在数值上等于将单位正电荷从a 点移到电势能零点处静电场力对它所作的功。 三、电势 电场本身的性质 静电场中任一点a的电势为 对于电荷都分布在有限区域的带电体，常取无穷远处的电势为参考零点 说明： （1）电势是标量，但有正或负的量值 （3）公式中的场强E是积分路径中的分布，不是a点的场强 （2）要根据具体情况，选择合适的电势零点 静电场中任一点a的电势为 对电荷分布存在有无限区域的带电体，则只能取有限空间中某点为电势零点。 （4）E的线积分的数值与路径的选择是无关的 结论：静电场中P、Q两点的电势差，等于将单位正电荷从P点移至Q点电场力所作的功。 2. 电势差 电势差 电势和电势差的单位为J/C，称为伏特，记作V （2）在电场中，移动点电荷q0，电场力所做的功为 功与电势差的关系 注意： （1）电势差中E的线积分的数值与路径的选择是无关的 取无限远处为零电势参考点，a点电势为 四、电势的计算 讨论： q 0：各点的电势为正，离q 愈远电势愈低，在无限远处电势最低并为零 q 0：各点的电势为负，离q 愈远电势愈高，在无限远处电势最高并为零 电势的高低：电场线的方向也就是电势降低的方向 1. 点电荷q电场中的电势 在多个电荷源激发的电场中，某点的电势等于每个电荷源单独存在时在该点产生的电势的代数和 对q1、q2、?qn构成的点电荷系，a点电势 ------静电场的电势叠加原理 标量叠加！ 2. 点电荷系电场中的电势 q2 q1 a r1 r2 3. 任意连续带电体电场中的电势 实际遇到的带电体，其电荷分布在线、面、体上，不能再把它看作点电荷，但可以看作是由无数多个电荷元组成； 根据电荷分布的情况，dq 可表示为 可把连续带电体分成许多电荷元dq，若每个电荷元dq在空间a点处的电势为dU，则带电体在空间a点处的电势为