第五篇--静电场——医学物理学.ppt

电 磁 学; 组成物质的分子与原子都是由带正电的原子核和 带负电的电子组成的，可以说物质世界是一个电的世 界，只要条件具备，任何物质都有可能带上电，包括 人体。医学也是一个与电学息息相关的学科，人体内 存在的各种生物电现象，如：心电、脑电和肌电等贯 穿于生命整个过程，在疾病的诊断和治疗中，各种医 疗电子仪器的使用离不开电学知识，学好电学知识对 于医学生是必要的，电学部分分为三部分： 静电场，直流电和电磁现象。;静电场;静电场----相对于观察者静止的电荷产生的电场 稳恒电场---不随时间改变的电荷分布产生不随时间 改变的电场 两个物理量： 场强、电势； 一个实验规律：库仑定律； 两个定理： 高斯定理、环流定理;;电荷守恒定律： 在一个孤立系统内发生的过程中， 正负电荷的代数和保持不变。;一对等量正点电荷的电力线;一对不等量异号点电荷的电力线;一对等量异号点电荷的电力线;2、库仑定律;数学表达式:;1、电场;点电荷系;1、 点电荷的电场;2、 点电荷系的电场;3、连续带电体的电场;例、求一均匀带电圆环轴线上任一点 x处的电场。 已知： q 、a 、 x。; 当dq位置发生变化时，它所激发的电场矢量构成了一个圆锥面。;y;讨论;这时可以把带电圆环看作一个点电荷 这正反映了点电荷概念的相对性;; 在电场中画一组曲线，曲线上每一点的切线方向与该点的电场方向一致，这一组曲线称为电场线。;大小：;点电荷的电力线;+;一对等量正点电荷的电力线;一对异号不等量点电荷的电力线;带电平行板电容器的电力线;2、电通量;c、电场不均匀，S为任意曲面;d、S为任意闭合曲面;1、高斯定理的引出;讨论：;(2) 场源电荷为点电荷，但在闭合曲面外。 ;(3) 场源电荷为点电荷系(或电荷连续分布的带电体)， 高斯面为任意闭合曲面;静电场中的高斯定理;3、高斯定理的理解;b . 对连续带电体，高斯定理为;d. 高斯定理与库仑定律有相逆的意义： 库仑定律：已知电荷分布，可求场强分布 高斯定理：已知场强分布，可求电荷分布;1 . 利用高斯定理求某些电通量;步骤： 1.对称性分析，确定;解: 对称性分析 ;;;σ;例3. 两无限大均匀带等量异号电荷平面间的电场。;位于中 心;课堂练习：求均匀带电直线的场强分布，已知? ;;保守力;2、推广：对应于点电荷系的电场;;说明：;b点电势能;3、电势差： ;将电荷q从a?b电场力的功;根据电场叠加原理场中任一点的;2、点电荷电场中的电势;由电势叠加原理，P的电势为;?根据已知的场强分布，按定义计算;例、求均匀带电圆环轴线 上的电势分布。 已知：R、q;课堂练习 ：求等量异号的同心带电球面的电势差 已知+q 、-q、RA 、RB;1、 等势面;+; 2、等势面的性质; ⑵ 等势面较密集的地方场强大，较稀疏的地方场强小。;3、场强与电势梯度的关系;说明：;例．计算点电荷电场中任一点的场强;;一、电偶极子;2 、电偶极子电场中P点的电势;电势特点：;3、电偶极子电场中的场强;二、电偶层;2、电偶层元产生的电势：;ds;则有：;+;; ; 2. 无极分子的位移极化;3. 有极分子的转向极化;1、电极化强度(矢量);无限大均匀 电介质中; 充满电场空间的各向同性均匀电介质内部的场强大小等于真空中场强的 倍，方向与真空中场强方向一致。;;单位：法拉（F）、微法拉（?F）、皮法拉（pF）;平行板电容器;将真空电容器充满某种电介质;开关倒向a,电容器充电。;任 一 时 刻;电场能量体密度——描述电场中能量分布状况;对任一电场，电场强度非均匀;例： 计算球形电容器的能量 已知RA、RB、?q;课堂讨论;5.11 无限长均匀带电直线外 距直线R远的场强，线密度;解：作一半径为r的同心球形高斯面，由于面内没有电荷，根据高斯定理，可得空腔中该点场强为 E = 0， (r≦R1) 作一半径为r的同心球形高斯面，面内球壳的体积为;包含的电量为 q = ρV 根据高斯定理得可得球壳外的场强为