[理学]chapter 8 静电场2011formath.ppt

讨 论 无限大带电平板 的电场叠加问题 8.4 电 势 一、静电场力做功的特点 结论: 仅与 的始末位置有关，与路径无关. 1、点电荷电场做功 2、任意电荷的电场（视为点电荷的组合） 静电场力做功与路径无关，静电力是保守力. 结论 二、静电场的环路定理 在静电场中, 场强沿任意闭合路径的线积分恒等于零。--------静电场的环路定理 取闭合路径 L , 分成1 , 2 两段 1 2 静电场是保守场 环路定理的微分形式： 说明静电场是无旋场 根据矢量的斯托克斯公式 Stokes formula 总之: 静电场是有源无旋保守场 三、电势能 电势能的大小是相对的，电势能的差是绝对的. 令 实验电荷 在电场中某点的电势能，在数值上等于把它从该点移到零势能处静电场力所作的功. 静电场是保守场，静电场力是保守力。静电场力所做的功就等于电荷电势能增量的负值。 定义电势为: 静电场中某点的电势等于单位正电荷在该点具有的电势能，或将单位正电荷由该点沿任意路径移到零电势点电场力所做的功。 A , B 两点的电势差 静电场中A,B 两点的电势差等于将单位正电荷 沿任意路径由A移动到 B 处电场力所做的功。 四、电势和电势差 说明 1.电势和电势差的单位：伏特(V)=J/C !!! 电子伏特(eV)是能量单位 静电场力的功 2.电势零点选择方法：有限带电体以无穷远 为电势零点，实际问题中常选择地球电势为零. 3.电势差是绝对的，电势是相对的. 五、电势的计算 令 真空中点电荷的电场 1、点电荷的电势 2、点电荷系的电势 真空中点电荷系 电势叠加原理 推广：连续电荷 利用 （利用了点电荷电势 ，这一结果已选无限远处为电势零点，即使用此公式的前提条件为有限大带电体且选无限远处为电势零点.） 若已知在积分路径上 的函数表达式， 则 例一 例二 例三 3、电势的计算 + + + + + + + + + + + + + + 例1 正电荷 均匀分布在半径为 的细圆环上. 求圆环轴线上距环心为 处点 的电势. 讨 论 均匀带电薄圆盘轴线上的电势 （点电荷电势） 例2 均匀带电球面的电势. 真空中，有一带电为 ，半径为 的带电球面. 试求其电势分布. 解： r R + + + + + + + + + + + * 1788年 库仑 1736-1806 法国 库仑定律 电磁学简史 1860-1865年 麦克斯韦 1831-1879 英国 电磁波方程式 电磁应用：爱迪生 特斯拉 1820年 奥斯特1777-1851 丹麦电流产生磁力 电磁相互关联 1821年 安培1775-1836 法国 磁性的原因 分子电流假设 1831年 法拉第 1791-1867 英国 电磁感应 第八章 静电场 8.1 电荷 库仑定律 8.2 电场 电场强度 8.3 真空中的高斯定理 8.4 电势 8.5 电势与电场强度的微分关系 8.1 电荷 库仑定律 一、电荷 Electricity Elektron(琥珀) 琥珀电：负电荷 玻璃电：正电荷 + 同性相斥，异性相吸 e.g. 电子 e.g. 质子 锂原子模型 1、两种电荷 电荷守恒定律 ：在没有净电荷出入边界的系统中, 电荷的代数和保持不变. 自然界的基本守恒定律 之一 2) 电荷可以成对产生或湮灭， 但代数和不变 ? ? -e +e ? ? ? ? -e +e ? ? 2、电荷守恒定律 1906-1917年，密立根用液滴法首先从实验上证明了，微小粒子带电量的变化不连续。 基本电荷量 物体带电量 当物体带电量较多时，如宏观带电体，电量可以按连续量处理。 + + - - 氢分子 + + - - 氦原子 电荷的电量与其运动状态无关 3、电荷量子化 4、电荷的相对论不变性 1、点电荷模型 二、库仑定律 针对讨论的问题，当带电体的大小和形状可以忽略时,可把电荷看成是一个带电的点，称为点电荷。相对性概念 2、库仑定律 Coulomb 在真空中, 两个静止点电荷之间的相互作用力的大小与它们的电量q1和q2的乘积成正比, 与它们之间的距离的平方成反比, 作用力的方向沿着它们的连线, 同号电荷相斥, 异号电荷相吸. q1 q2 真空电容率 (真空介电常数) 1）富兰克林，普提斯特利，库