大学物理基础中册课件教学课件 ppt 作者 刘炳胜 李海宝 郭铁梁 主编第8章下课件.pptx

大学物理基础（中） 第8章 真空中的静电(下） 8.5 静电场的环路定理电场力的功1静电场的环路定理28.5.1 电场力的功电场强度的引入，是从电场对电荷有作用力这一角度出发研究了静电场的性质。在电场中移动电荷，电荷将在电场力的作用下获得或失去动能（势能），下面我们将从电场力做功出发，即功与能的角度来研究静电场的性质。图8-36 电场力的功8.5.1 电场力的功设在此过程中试探电荷q0受到的电场力为F，则电场力F在元位移dr过程中对q0所做元功为合电场力做功为 （8.32）8.5.2 静电场的环路定理图8-37 试探电荷q0从a点沿任意闭合路径L移动8.5.2 静电场的环路定理如图8-37所示，将试探电荷q0从a点沿任意闭合路径L移动一周，电场力做功可表示为由于 不为零，所以 (8.33)8.6 电势电势能1电势差和电势2电势叠加原理3电势的计算4电偶层的电势 心电图原理58.6.1 电势能若以 和 分别表示点电荷q0在电场中A、B两点处的电势能，则试验电荷从A移动到B，静电场力对它做的功为若选择q0在B处的电势能为零，即 ，则有 (8.34)8.6.1 电势能若场源电荷为电量为Q的点电荷，则上式(8.34)可变为 (8.35) 一般情况下，常将无穷远处定为电势能的零点处，即 ，此时q0在静电场中的电势能为 (8.36)8.6.1 电势能例8.16 如图8-34所示，在带电量为 Q 的点电荷所产生的静电场中，有一带电量为q 的点电荷，求q 在a 点和 b 点的电势能。图8-38 例8.16用图8.6.1 电势能解：选无穷远为电势能零点，两点间的电势能差为：8.6.2 电势差和电势图8-39 Alessandro Vlota8.6.2 电势差和电势科学家简介亚历桑德罗·伏打（伏特）（Alessandro Vlota，1745～1827）意大利物理学家。伏打在物理学方面做出了许多重要贡献。伏打最显赫的功绩是发明了伏打电池。伏打电池的出现对电学的发展却产生的深远的影响，开创了一个新的广阔天地，成为人类征服自然的最有力的武器。伏打成为第一个使人类获得持续电流的最伟大的发明家。8.6.2 电势差和电势 定义：静电场中A点的电势 被定义为将单位正试验电荷从电场A点移至无穷远处(电势能的零点)过程中静电场力所做的功。 (8.37)由上述定义可以推出电势的计算公式： (8.38)于是可得点电荷的电势公式为 (8.39)8.6.3 电势叠加原理对于点电荷系来说 (8.40)此式称作电势叠加原理。它表示一个电荷系的电场中任意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。8.6.3 电势叠加原理对于连续带电体来说，只要将它分割成无数多个电荷元dq，则可求得电场中任一处的电势： (8.41)总结起来：带电体电场中的电势: 对于线电荷分布: 8.6.3 电势叠加原理对于面电荷分布: 对于体电荷分布: 电场中任意A、B两点间的电势差为 (8.42)8.6.4 电势的计算例8.17如图8-40（a）所示，电荷q均匀分布在半径为 R的细圆环上，求圆环轴线上距环心x处的场点P的电势。解：8.6.4 电势的计算图8-40（a）细圆环轴线上场点P的电势（b）细圆环轴线上场点P的电势8.6.4 电势的计算（1）当 x=0时， ，可见场强为零处，电势不一定为零。（2）当xR时， ，相当于将圆环上所有电荷全部集中于圆心处所形成的点电荷所激发的电势。（3） 可以绘出U-x图像，如图8-40（b）所示。8.6.4 电势的计算 例8.18 如图8-41所示均匀带电的薄圆盘半径为R，电荷面密度为σ，求圆盘轴上一点的电势。图8-41 薄圆盘环轴线上场点P的电势8.6.4 电势的计算8.6.4.2 利用电势的定义式计算电势例8.19 用电势定义式求解求均匀带电圆环轴线上电势的分布。 解：用定义式求解。参考图8-40。由已有结论可知圆环轴线上任意点P处的场强为：8.6.4 电势的计算例8.20 求均匀带电球面内外电势分布。设球面半径为R，带电量为q。图8-42 均匀带电球面内外电势分布8.6.4 电势的计算例8.21 求无限长均匀带电直线周围电势的分布。设电荷线密度为 。图8-43 无限长均匀带电直线周围电势的分布8.6.5 电偶层的电势 心电图原理心肌细胞的细胞膜对钠离子和钾离子有不同的通透性，使处在静止状态的心肌细胞膜内外分布有等量异号的电荷层，如图8-44 所示，距离很小的正负电荷层称为电偶层。图8-44 心肌细胞膜内外的电荷分布8.6.5 电偶层的电势 心电图原理该电偶层在场P所激发的电势为图8-45 电偶层电势的计算8.6.5 电偶层的电势 心电图原理 是电