[工学]期末总复习 静电场.ppt

静电场 判断正误 电场和试探电荷同时存在同时消失； 电场强度与试探电荷成反比； 电场的存在与试探电荷无关； 电场是试探电荷和场源电荷共同产生的； 电场强度的大小就是在该点放上一个一库仑的电荷所受的力。 例 在静电场中通过高斯面S的通量为零，可以得出哪些结论？ 有一均匀带电的球形气球，在膨胀过程中，空间各处的场强将如何变化？ 如果高斯面内有净电荷，则高斯面上电场强度处处不为零，对吗？ 如果高斯面内没有净电荷，则高斯面上电场强度处处为零，对吗？ 例 以点电荷Q为中心作一球形高斯面，讨论在下列几种情况下，穿过高斯面的电通量是否改变？ （1）将Q移离高斯面的球心，但仍在高斯面内； （2）在高斯面外附近放置第二个点电荷； （3）在高斯面内放置第二个点电荷。 例 场强相等的地方，电势相同；电势相等的地方，场强也都相同。 场强为零的地方，电势也为零 真空中的平板电容器U不变（接直流电源）而减小d，则电容，场强，电量如何变化？ 引入一个新的物理量——电势 —a、b 两点间电势差，常称电压。 静电场中a, b两点的电势差，等于将单位正电荷从a点移至b点电场力所作的功。 标量. 单位：伏特（V=J/C） 七、电势 (2)在实际应用中，取大地、仪器外壳等为电势零点。 约定 (1)在理论计算时，对有限带电体电势选无限远为参考点； 若选 b 点的电势为参考零点（电势零点），则 a 点的电势为： 视分析问题方便，可以任意选择电势零点。选择不同的电势零点，给定电场的电势描述不同！但任意两点间的电势差是保持不变的！ 对无限分布带电体，只能选有限远点为电势零点。 八、电势的计算 电势计算的两种方法: （一）已知场强分布, 由电势的定义计算: 积分路径可任意选取一个方便的路径。 （二）从点电荷的电势出发, 应用电势叠加原理计算任何有限分布电荷系统的电势。 理论基础为静电场的高斯定理与环路定理 静电场与物质的相互作用问题： （1）物质在静电场中要受到电场的作用，表现出宏观电学性质； （2）物质的电学行为也会影响电场分布，最后达到静电平衡状态。 静电场中的导体 在外电场影响下，导体表面不同部分出现正负电荷的现象。 感应电荷产生的附加电场与外加电场在导体内部相抵消。此时，导体内部和表面没有电荷的宏观定向运动。 一、导体的静电平衡 静电感应现象： 静电平衡状态： 感应电荷将影响外电场的分布 * 一、库仑定律 “点电荷”模型 条件：当带电体的大小和形状可以忽略时。 . P l r lr (a) . P r (b) 对于有限分布带电体，可以看作无限多点电荷的集合。 讨论 真空介电常数 ?0 = 8.85?10-12 （C2 ·N-1·m-2） 库仑定律：真空中两个静止点电荷相互作用力（静电力）的大小与这两个点电荷所带电量q1和q2的乘积成正比，与它们之间的距离r 的平方成反比。作用力的方向沿它们的连线方向，同号相斥，异号相吸。 q1 q2 3. 电力叠加原理 设有n个点电荷组成的点电荷系，点电荷 受到其他点电荷 作用的总静电力为： 讨论 1. 适用于点电荷， 2. 距离平方反比关系，指数2的误差10-16。 二、电场强度 试验电荷q0： （1）正电荷 （2）点电荷 （3）电量足够小 电场中各处的力学性质不同。 1、在电场的不同点上放同样的试验电荷q0； 2、在电场的同一点上放不同的试验电荷。 实验： 电场强度： 与q0无关。 场强的方向：正电荷在该处所受电场力的方向。 场强的大小： F/q0 1、矢量场 2、SI单位： 或 3、点电荷q在外场中受的电场力： 称均匀电场或匀强电场。 讨论 三、电场强度的计算 1、点电荷的场强 q0 2、场强叠加原理和点电荷系的场强 场强叠加原理： Fn qn q1 q2 q3 F3 F2 F1 P q0 点电荷系的场强： 根据场强叠加原理 3、电荷连续分布带电体的场强 dq 电荷元dq在P点的场强： 带电体在P点的场强： 线电荷： dq =?dl 面电荷：dq=?dS 体电荷：dq =?dV P r 对闭合曲面的电通量： 规定闭合曲面以外法线方向为正 （1）当? 90°时： 电场线穿出闭合曲面，对电通量的贡献为正 （2）当? 90°时： 电场线穿入闭合曲面，对电通量的贡献为负 （3）当? = 90°时： 电场线与曲面相切，对电通量的贡献为零 S 四、高斯定理： 电荷q 在闭合曲面以外 穿进曲面的电场线条数等于穿出曲面的电场线条数。 高斯定理： 静电场中，通过任一闭合曲面的电场强度通量等于该曲面所包围的所有电荷电量的代数和的1/?o倍。 2. 闭合面内、外电荷 都有贡献， 对 对