第6章 静电场 第二讲.ppt

+ E + + + + + + + + + E 0 E 感 + = = 内 0 二、导体达到静电平衡 E 感 内部和表面无自由电荷的定向移动 6.4.2 静电平衡条件 ⑴ 导体内场强处处为零 ⑹ 导体为等势体，表面为等势面 ⑵ 导体表面场强 表面 ⑶ 导体内无电荷， 电荷体密度 电荷只能分布在表面上。 ⑸ 导体表面附近任一点的场强大小与该点附近 导体表面的电荷面密度成正比。 ⑷ 表面电荷分布特点：面密度与曲率半径成反比 6.4.3 尖端放电 静电屏蔽 一、尖端放电： 利用： 火花放电设备(汽车) 避雷针 危害： 雷击 污染环境 损失电能 电场特别强 空气中的离子 空气变得易于导电现象 空气分子碰撞 二、静电屏蔽的装置---导体壳 1) 空腔导体可屏蔽外电场 2) 腔内带电体的位置不影响导体外电场 3) 接地空腔可屏蔽内外电场 ——静电屏蔽 腔内场 只与内部带电量及内部几何条件及介质有关 腔外场 只由外部带电量和外部几何条件及介质决定 3、静电屏蔽的应用 1）精密电磁仪器金属外罩使仪器免受外电场干扰 2）高压设备金属外罩避免 其电场对外界产生影响. 3）电磁信号传输线外罩金属丝编制屏蔽层免受外界影响. 4）高压带电作业中工人师傅穿的金属丝编制的屏蔽服使其能够安全的实施等电势高压操作. 法拉第800千伏火花放电的屏蔽实验 1.无极分子：分子正负电荷中心重合 C H + H + H + H + 甲烷分子 正负电荷 中心重合 一、有极分子及无极分子 6.4.4 电介质的极化 2.有极分子：分子正负电荷中心不重合 分子电偶极矩 正电荷中心 负电荷 中心 P e H O + H + + 水分子 * 电场线（电力线） 1、定义 2、性质 （1）在无电荷处，任何两条电场线都不会相交 （2）从正电荷（无穷远）到负电荷（无穷远）,不能 在无电荷处中断 （3）静电场电场线不闭合 B A dS┻ 6.2 高斯定理 一.电通量 通过给定面积的电场线条数 1. 均匀场中 定义 2. 非均匀场中 dS ? ? 二、高斯定理 高斯面（必须是闭合面） 意义： 揭示静电场是有源场，场源是电荷。 在真空中的静电场内，通过任意闭合曲面S的电通量 ，等于该曲面所包围的所有电荷的电量代数和除以 ，与曲面外的电荷无关。 —— 静电场的基本方程 用高斯定理可以求出一些特殊带电体的电场强度。 一.静电场力是保守力 6.3 电场力的功 电势 ? 单个点电荷产生的电场中 b a L ? q0 (与路径无关) O c d e 结论 电场力作功只与始末位置有关，与路径无关，所以静电力是保守力，静电场是保守力场。 ? 任意带电体系产生的电场中 电荷系q1、q2、…的电场中，移动q0，有 a b L ? ? 二.静电场的环路定理（静电场的保守性） 在静电场中，电场强度沿任意闭合路径的线积 分（环流）等于零。即：对任何静电场，电场强 度的线积分都只取决于起点和终点的位置而与连 接起点和终点间的路径无关。 （简单证明见P136 ） 意义： 1）静电场中的电场线是不闭合的 2）静电场是保守场、无旋场，静电场力是保 守力 —— 静电场的基本方程 ? 电势能的差 力学 保守力场 引入势能 静电场 保守场 引入电势能 定义：q0 在电场中a、b 两点电势能之差等于把 q0 自 a 点移至 b 点过程中电场力所作的功。 ? 电势能 取势能零点 ε“0” = 0 q0 在电场中某点 a 的电势能： 三.电势能 (1) 电势能应属于 q0 和产生电场的源电荷系统共有。 说明 (3) 选势能零点原则： (2) 电荷在某点电势能的值与零点选取有关,而两点的差值与零点选取无关。 ? 实际应用中取大地、仪器外壳等为势能零点。 ? 当(源)电荷分布在有限范围内时，势能零点一般选在无穷远处。 ? 无限大带电体，势能零点一般选在有限远处一点。 1、电势差 点电势能 点电势能 四.电势差 电势 场中任一点P的电势 注意：电势零点任取，即:令 SI制：V(伏特) 单位 说明： 2、电势 1） 数值上等于单位正电荷在该点的电势能 数值上等于单位正电荷从在该点移到势能零点 电场力所做的功 2）电势和电势能的区别 电势:反映场中某一点的性质 电势能:与外电荷和场的性质有关 两者的联系: 点电荷到场点的距离 电势零点：无穷远处 1、点电荷 电场中的电势 取无穷远为电势零点 五、电势的计算(重点） 2、电势叠加原理 一个电荷系的电场中任一点的电势等于每一个带电体单独存在时在该点所产生的电势的代数和。 3、利用电势叠加原理计算电势 1