[理学]Ch07静电场2009.ppt

§7-12 有电介质时的高斯定理 电位移 边界条件(补充, 无要求) 在两种不同电介质分界两侧, D, E产生跃变. 电位移矢量在法线方向连续. 电场强度矢量在切线方向连续. §7-13 电荷间的相互作用能 静电场的能量 电荷之间具有相互作用能(电势能), 当电荷间相对位置发生变化或系统电荷量发生变化时, 静电能与其它形式的能量相互转化. 问题: 如何分析电势能？ 方法: 看电场建立的过程所消耗的能量！ 一．点电荷间的相互作用能 建立过程分析 结论 §7-13 电荷间的相互作用能 静电场的能量 二．静电场的能量 以电容器积累电荷过程为分析对象 以平行板电容器为模型, 忽略边沿效应, 得静电场能量表示. 设在时间 t 内, 从 B 板向 A 板迁移了电荷 q (t) §7-14 铁电体 压电体 永电体 一．铁电体 电极化规律具有复杂的非线性, 并且撤去外场后能保留剩余极化, 这种性质叫铁电性. 具有铁电性的电介质, 如钛酸钡陶瓷等 二．压电体 某些离子型晶体的电介质, 由于结晶点阵的有规则分布, 当发生机械变形时, 能产生电极化现象, 称为压电现象. 晶体在带电或处于电场中时, 其大小发生变化, 即伸长或缩短, 称为电致伸缩现象, 是压电现象的逆现象. 三．永电体 外界条件撤去后, 能长期保留其极化状态, 且不受外电场的影响的一类电介质. 课堂讨论 课堂思考题讨论 思考题: ？ 本章回顾 Question??????? The END 问题解决了吗？ - - - - - - - + + + + + + + (分子) 位移极化 (分子) 取向极化 束缚电荷?′ 束缚电荷?′ ? 无极分子电介质 ? 有极分子电介质 §7-10 电介质及其极化(补图) 有位移极化, 但很小, 忽略不计 §7-4 静电场的环路定理 电势 一．静电场的环路定理 静电力作功的特点 点电荷的电场中 试探电荷q0 , 从A 到B 结论: 点电荷静电场的电场力做功与路径无关 q · §7-4 静电场的环路定理 电势 点电荷系的电场中 总功也与路径无关. 静电场是保守场, 静电场力是保守力. 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（称为场强的环流）恒为零. §7-4 静电场的环路定理 电势 二．电势 保守场必有相应的势能, 对静电场则为电势能. 与重力类比: 静电力的功, 等于静电势能的减少. 电势能零点的选取, 比较任意, 一般选取无穷远(或地面)为电势能零点(电荷分布区域有限) 对于分布于无限区域的电荷静电场, 一定不要这样选取！ §7-4 静电场的环路定理 电势 二．电势 说明 电势能属于整个系统: 试探电荷与电场. 电势能与试探电荷比值与 q0 无关, 反映了电场本身的性质, 称为电势. 电势为标量, 有正负之分, 无方向, 只具有相对意义. §7-4 静电场的环路定理 电势 电势差 电场中两点电势之差 沿着电场线方向, 电势降低. 微观世界能量单位(1eV) 三．电势的计算 点电荷的电势 VP r + §7-4 静电场的环路定理 电势 点电荷系的电势 连续分布带电体的电势 例: 求一均匀带电球面的电势分布 均匀带电球面, 球内的电势等于球表面的电势, 球外的电势等效于将电荷集中于球心的点电荷的电势. §7-4 静电场的环路定理 电势 例: 计算无限长均匀带电直线电场 的电势分布. 令无限长直线如图放置, 其上 电荷线密度为 l . 计算在x 轴上 距直线为 r 的任一点P 处的电势. 过P点沿 x 轴积分可算得P点与参考点 P1 的电势差 §7-4 静电场的环路定理 电势 例: 计算无限长均匀带电直线电场的电势分布. 重要提示 对于无限区域（或者无限与有限的组合）的电荷分布, 不能取无穷远处为电势零点. 也不能直接用公式来计算电势. 如再加上一个点电荷, 要求某点电势, 要选取 共同零点, 不能各自选 取. §7-5 等势面 电场强度与电势梯度的关系 问题: 能够由电场强度分布求电势, 能否由电势求电场强度？ 一．等势面 在静电场中, 电势相等的点所组成的 面称为等势面. §7-5 等势面 电场强度与电势梯度的关系 等势面与电场线的关系 电场线与等势面垂直, 处处正交. 证明: q0 在等势面上移动, 电场力不做功. 等势面图示法 规定: 相邻两等势面之间的电势间隔相等. θ q0 等势面 §7-5 等势面 电场强度与电势梯度的关系 二．电场强度与电势梯度的关系 电势梯度 en 为等势面的法线方向单位 矢量(指向电势增加的方向) 取一个位移矢量 dn=dnen . 电荷q从等势面1移动到