医用物理学：第五章静电场.ppt

* *在远离圆盘处，可以把整个圆盘看成一个点电荷 ，其中 。 例题 * 真空中长度为L的均匀带电直导线，电荷线密度为λ（＞0），分别求出导线垂线上距导线距离为a的P点以及导线延长线上距右端间隔为a的Q点的电势。 P Q * P x r 解：建立如图所示的坐标，在导线上取一电荷元 在P 点产生的电势为 * 电荷元在Q点产生的电势为 Q x g * 1.电介质:通常指的是绝缘物质。 理想的电介质内部原子核与电子结合得很紧，电子处于束缚状态,几乎没有自由移动的电荷，不能像导体那样转移或传导电荷。 一、电介质的极化 无极分子：正负电荷中心重合在一起的分子 例：H2，N2，CH4 有极分子：正负电荷的中心不重合 例：HCl，H2O,CO 5-4 静电场中的电介质 电偶极子 * 2.电介质极化:电介质在电场的作用下,表面出现束缚电荷（不能离开电介质，也不能在电介质内部自由移动）。 E0 F1 F2 p E0 ①有极分子的取向极化: ②无极分子的位移极化: E0 p E0 *宏观效果:束缚电荷的电矩p平行于外电场E0 * *电介质的极化程度与外电场的强弱有关：一定范围内，外电场越强，极化程度越高；外电场撤消，极化现象随之消失。 *若外电场是交变的，极化后的分子将尽力随外电场来回调转方向，通过分子间的相互碰撞、摩擦，将电场能量转化为分子的动能，再转化为热能，使物体温度升高。介质吸收电场能量多少与材料（介电常量）及电场频率有关。在微波波段，热效应将很可观 ——微波炉的加热原理。 水在微波条件下的介电常量和损耗比一般物质大很多，因此微波加热为体加热（内外同热）、具有选择性、效率高等特点。 二、电偶极子电场的电势 * 1.电偶极子： 距离很近的＋q和－q组成的带电系统。 -q + - a +q l r1 r r2 r2 - r1 θ - 2.电偶极矩： 矢量 与电荷量q的乘积， 方向由-q指向+q * 3.电偶极子电场的电势 -q + - a +q l r1 r r2 r2 - r1 θ - * +2 +3 -4 - + 0 +1 -2 +4 -1 -3 *电偶极子的中垂线上各点电势为0； *电偶极子电场中的电势分布关于中垂线对称。 例题 * 爱氏等边三角形假设：人体胸腔内心脏的电活动可以等效为一个电偶极子，左肩、右肩、左下肢三处等距，构成等边三角形，心脏居于等边三角形中心，则 O θ R F L x r r r 120° 120° 120° * O θ R F L X r r r 120° 120° 120° 解：根据电偶极子电场的电势表达式可知 * O θ R F L X r r r 120° 120° 120° 由于电偶极子中垂线的电势为0，即 *LO 、RO、FO两点间的电势差与电偶极矩在相应连线上的分量成正比。 * O θ R F L r 120° p *LR两点间的电势差与电偶极矩在该连线上的分量 成正比，测量两点间的电势差可以间接反映电偶极矩在该方向分量的变化。 (30°-θ) 三、心电的产生和心电偶 * ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － － － － － － － － － － － + － + － － － － － － － － + － + － 极化状态，电矩为零 1.心脏的除极和复极： ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － － － － － + － 除极开始，电矩向右 ①静息状态（极化）： *内负外正,电矩为0 细胞膜外电位为0 ②除极：细胞受刺激，Na+ 、K +通透性改变 *内正外负,电矩与除极的传播方向相同（此处向右） * ③复极：恢复到内负外正的极化状态。(兴奋处先复极） *电矩反向（向左） ＋ ＋ ＋ － － － － ＋ ＋ ＋ － － － － － － － ＋ ＋ ＋ ＋ － － － ＋ ＋ ＋ ＋ － + － + 继续除极，向右电矩增加 ＋ ＋ ＋ － － － － ＋ ＋ ＋ － － － － － － － ＋ ＋ ＋ ＋ － － － ＋ ＋ ＋ ＋ + － + － 部分复极，电矩向左 *心肌细胞除极和复极的过程等价于一个电矩变化的电偶极子，在周围引起电势变化。 ②除极：细胞受刺激，Na+ 、K +通透性改变 *内正外负,电矩与除极的传播方向相同（此处向右） ①静息状态（极化）： *内负外正,电矩为0 * ①容积导体：心脏位于胸腔中，它周围由大量的不同导电的电解质溶液构成具有一定体积的整