[理学]第5章、静电学.ppt

五. 电势叠加原理 ? 点电荷系的电势 P 对n 个点电荷 在点电荷系产生的电场中，某点的电势是各个点电荷单独存 在时，在该点产生的电势的代数和。这称为电势叠加原理。 对连续分布的带电体 六.电势的计算 方法 （1） 已知电荷分布 （2） 已知场强分布 均匀带电圆环半径为R，电荷线密度为?。 解 建立如图坐标系，选取电荷元 dq 例 圆环轴线上一点的电势 求 R P O x dq r 半径为R ，带电量为q 的均匀带电球体 解 根据高斯定律可得： 求 带电球体的电势分布 例 + + + + + + R r P 对球外一点P 对球内一点P1 P1 电场中某点的电场强度等于该点电势梯度的负值，这就是电势与电场强度的微分关系。 例 求 （2，3，0）点的电场强度。 已知 解 七、电势与电场强度的微分关系 作 业 思考 5.7 教学目的：了解电容器的电容、静电场的能量的概念。 主要内容：导体的电容，电容器的电容，静电场的能量。 重点：电容器的电容。 难点：静电场的能量。 教具：多媒体教室，电子教案。 §5.3 电容器 静电场的能量 电容只与导体的几何因素和介 质有关，与导体是否带电无关 一.导体的电容 电容器 1. 孤立导体的电容 单位:法拉( F ) 孤立导体的电势 孤立导体的电容 + + + + + + + + + + + + + + + + Q u↑ E ↑ 求半径为R 的孤立导体球的电容. 电势为 电容为 R 若 R = Re , 则 C = 714 ?F 若 C = 1?10 –3 ?F , 则 R = ? C = 1?10 -3?F 啊,体积还这么大! 1.8m 9m 通常，由彼此绝缘相距很近的两导体构成电容器。 极板 极板 + Q - Q ?u 使两导体极板带电 两导体极板的电势差 2. 电容器的电容 电容器的电容 ? 电容器电容的计算 Q 电容器电容的大小取决于极板的形状、大小、相对位置以及极板间介质。 d ?u S +Q -Q (1) 平行板电容器 (2) 球形电容器 R1 +Q -Q R2 a b (3) 柱形电容器 R1 R2 l 若R1R2-R1 ,则 C = ? 讨论 ?u R1 R2 l ? 电容器的应用： 储能、振荡、滤波、移相、旁路、耦合等。 ? 电容器的分类 形状：平行板、柱形、球形电容器等 介质：空气、陶瓷、涤纶、云母、电解电容器等 用途：储能、振荡、滤波、移相、旁路、耦合电容器等。 2.5 厘米 高压电容器(20kV 5~21?F) (提高功率因数) 聚丙烯电容器 (单相电机起动和连续运转) 陶瓷电容器 (20000V1000pF) 涤纶电容 (250V0.47?F) 电解电容器 (160V470 ? F) 12 厘米 2.5 厘米 70 厘米 A B 二、电场能量 以平行板电容器为例，来计算电场能量。 + 设在时间 t 内，从 B 板向 A 板迁移了电荷 在将 dq 从 B 板迁移到 A 板需作功 极板上电量从 0 —Q 作的总功为 忽略边缘效应，对平行板电容器有 能量密度 不均匀电场中 （适用于所有电场） 已知均匀带电的球体，半径为R，带电量为Q R Q 从球心到无穷远处的电场能量 解 r 求 例 取体积元 作 业 习题 5.10 5.12 第五章 静 电 学 研究内容 静电场 从电荷在电场中受力 电场强度E 高斯定理 从电荷运动时电场力做功 电势U 环流定理 最后讨论E与U的微分关系 1．了解电荷、电量、电荷守恒定律及其量子化概念。 2．掌握电场强度的概念及叠加原理，会计算典型带电体形成的电场分布。 3．理解静电场的环路定理的意义。 4．掌握电势、电势能的概念及叠加原理，能计算典型带电体形成的电势分布。 5．了解电场强度和电势梯度的关系。 6．了解电容器、静电场的能量概念。 基本要求 教学目的：了解电荷的概念，理解库仑定律意义。 主要内容：电荷、电量、电荷守恒定律及其量子化；库仑定律，静电力叠加原理。 重点：库仑定律。 难点：静电力叠加原理。 教具：多媒体教室，电子教案。 §5.1 电荷 库仑定律 一、 电荷 摩擦起电和雷电，物体具有吸引轻物体的能力，就称它为带电体，并说他带有电荷 电性力：同号相斥、异号相吸 电荷量：物体带电的多少 1、电荷 两种电荷：正电荷和负电荷 对于一个系统，如果没有净电荷出入其边界，则系统正负电荷的代数和保持不变。 如： 2、电荷守恒定律 宏观带电体的带电量q??e，准