2011.4静电场.ppt

§9-1电荷.库仑定律 3.带电的物体叫带电体；带电体所带电荷的多少叫电量。 4.质子和电子是自然界存在的最小正、负电荷，其数值相等，常用+e和-e表示 二.电荷量子化 2 感应起电： 电荷守恒定律：电荷只能从一物体转移到另一物体，或从物体的一部分转移到另一部分，但电荷既不能被创造，也不能被消灭.而只能被分离或中和。 　 说明: ﹡库仑力满足牛顿第三定律； ﹡库仑定律适应于真空中的点电荷； ﹡对于不能抽象为点电荷的带电体，不能直接应用库仑定律计算相互作用力。 ﹡ 五.静电力叠加原理 　 一.电场 静电场的重要性质： 实验： 将同一试探电荷 q0 放入电场的不同地点： 定义：电场强度 场强叠加原理：电场中任一点处的场强等于各个点电荷单独存在时在该点各自产生的场强的矢量和 　 四.场强的计算 点电荷的场是辐射状球对称分布电场 因各细圆环在P点的场强方向相同 讨论： 有 ----垂直于板面的匀强电场 时，带电圆盘可视为无限大均匀带电平面 例7 设有两平行板A、B放在真空中，板面积比两板间距离大很多，平板A均匀带正电，平板B均匀带负电，电荷面密度分别为+σ和-σ。试求两无限大均匀带电平行板之间的电场中各点场强。 A +σ -σ B 解： 按场强叠加原理 两平板外侧 , 彼此方向相反 两板间 , 方向相同 这种电场叫匀强电场 一.电力线 (电场线) §9-3 静电场的高斯定理 曲线上每一点的切向为该点的场强方向 通过垂直于E的单位面积的电力线数,即用电力线疏密程度表示场强大小 *表示电场方向： *表示场强大小： 电力线的性质 ： ⑴起自正电荷(或无限远处)，止于负电荷(或无限远处). ⑵任何两条电力线不会相交，说明静电场中每 一点的场强只有一个方向。 说明： ** 描绘电力线的目的在于能形象地反映电场中场强的情况，并非电场中真有这些实在的线.即电力线是虚构的曲线。 ⑶不形成闭合曲线，在没有电荷的地方不中断。 flash动画 二.电通量 1.均匀电场中： ? ? 平面 法线与场强 的夹角为 平面 法线与场强 平行 电通量：穿过电场中任一给定面的电力线的 条数用 表示 2.非均匀场中曲面的电通量 3. 闭合曲面电通量 (2) 电通量是代数量 穿出为正 穿入为负 ， 方向的规定：由内向外的,方向为正 (1) 说明 (3) 通过闭合曲面的电通量 穿出、穿入闭合面电力线条数之差 三 高斯定理 闭合曲面S称为高斯面 高斯定理：在真空中的任何静电场中，穿过任一闭合曲面的电通量，等于该闭合曲面所包围的电荷的代数和除以?0 证明: 1. 点电荷 q q 在球心处， q r 球面电通量为 穿过球面的电力线条数为 以q 为中心作一球面S’ 不包围点电荷q 的任意闭合曲面S 穿入、穿出S 的电力线数相等 q 在任意闭合面内， 电通量为 q 在闭合面外 穿过任意闭合面的电力线条数仍为 2. 多个电荷 q1 q2 q3 q4 q5 任意闭合面电通量为 与曲面的形状和 q 的位置无关的，只与闭合曲面包围的电荷电量 q 有关。 3.对连续分布的带电体 ?为电荷体密度， V为高斯面所围体积 讨论： **电力线从正电荷出发到负电荷终止，是不闭合的曲线 ----静电场是“有源场” **当 ， ，表示有电力线穿入高斯面并终止于负电荷，即负电荷是静电场的尾闾 **当 ， ，即有电力线从正电荷发出并穿出高斯面，即正电荷是静电场的源头。 ⑵ 高斯面上的场强 是总场强，它与高斯面内外电荷都有关。 注意： ⑴ 为高斯面内的一切电荷的代数和，即电通量只与高斯面内所包围正负电荷代数和有关，与高斯面外电荷无关。 ⑶ 和 是两个不同的物理量，当闭合曲面上各点的 时，通过曲面的 当通过闭合曲面的 时，取面上各点的 却不一定为零。 解：带电球面的电场分布具有球对称性 例8 设球面半为 ，总电量为 ，求均匀带电球面的电场。 取与球面同心球面为高斯面，高斯面上场强大小相等，方向与面元外法向一致 ① 球面外一点 根据高斯定理 ② 球面内一点 解：带电球体的电场分布具有球对称性 取与球体同心球面为高斯面，高斯面上场强大小相等，方向与面元外法向一致 例9 求均匀带正电球体内外的场强分布。设球体半径为 ，带电量为 ① 球面外一点 ② 球面内一点 得 例10 求均匀带正电的无限大平面薄板的场强分布。设电荷面密度为? 解：电场分布具有面对称性