电磁能量课件.pptVIP

北京大学物理学院王稼军编北京大学物理学院王稼军编電磁能點電荷之間的相互作用能定義靜電能為零的狀態設想帶電體系中的電荷可以無限分割為許多小單元，最初認為它們分散在彼此相距很遠的位置上，規定這種狀態下系統的靜電能為零。——We=0靜電能We：把體系各部分電荷從無限分散的狀態聚集成現有帶電體系時外力抵抗電場力所做的全部功A’=-A（電場力做功）兩個點電荷的情形先移動q1到M點，———外力不做功再移動q2到N點，———外力做功q1單獨存在時N的點電勢交換移動次序可得q2單獨存在時M點的電勢系統的靜電能q1單獨存在時q2處的電勢q2單獨存在時在q1處的電勢多個點電荷的情形把無限分散的多個點電荷逐個從無窮遠移至相應位置，計算外力所做的功代表第j個電荷在第i個電荷所在位置Pi處產生的電勢點電荷組的總功應為P2664.106式第二種運算式可以證明，靜電能值與電荷移動的次序無關Ui:除點電荷i外其他點電荷單獨存在時qi所在處的電勢總和4.1084.107點電荷組的靜電勢能點電荷組的靜電勢能We等於電場力所做的功A’相應的運算式為p266(4.109)、(4.110)、(4.111)Ui:除點電荷i外其他點電荷單獨存在時qi所在處的電勢總和電荷連續分佈情形的靜電能將上式推廣到電荷連續分佈的情形，假定電荷是體分佈，體密度為?e，把連續分佈的帶電體分割成許多電荷元，其電量?qi=?e?Vi，則有帶電體各部分電荷在積分處的總電勢總靜電能不是相互作用能電場的能量和能量密度從公式看，靜電能僅對其中包含電荷的體積或面積進行，在其他地方，積分等於零是否可以斷定能量僅局限於空間有電荷的區域？以平行板電容器為例說明極板上的電量板間電壓體積為V內的W電能密度：單位體積內的電能普遍適用能量定域於場中例題例題15：p267例題二：兩個半徑為R1，R2的同心球殼，均勻帶電，電量分別為Q1、Q2,求帶電體系的相互作用能例題三：求原子核靜電能——近似模型為均勻帶電球體，半徑為R，帶電量為Q，球外真空電荷或電荷組在外電場中的能量電荷或電荷組（最簡單的是偶極子）在其他帶電體產生的電場（外場）中具有電勢能一個電荷在外電場中的電勢能外場中P點的電勢一個電偶極子在外電場中的電勢能帶電體系在外場中受的力或力矩與靜電勢能的關係設處在一定位形的帶電體系的電勢能為W，當它的位形發生微小變化電勢能將相應地改變?W電場力做一定的功?A設系統無能量耗散和補充，能量守恆?A=-?W電場力的功等於電勢能的減少利用上述關係可以給出帶電體系的靜電能與體系受力的關係平移設想帶電體系有一微小位移?l電場力在?l方向上的投影轉動設想帶電體系繞某一方向的軸作微小的角位移??力矩在轉軸方向的投影用虛功原理：虛設位形變化時，電（或磁）場力做虛功——求力例題:利用虛功原理證明均勻帶電球殼在單位面積上受到的靜電排斥力為一個總電量為q，半徑為R均勻帶電的球殼的自能為設想球面稍有膨脹則單位面積所受的斥力問題：若先將帶電球殼自能用電荷面密度表示與前面得到的不同，那個對？為什麼？求導過程中認為電荷密度不變，對嗎？磁場的能量和能量密度線圈建立電流過程中，電源克服感應電動勢所做的功轉變成磁能儲存線上圈內——充磁磁能儲存在何處？近距作用觀點與電場相同，磁能同樣應當定域在磁場中，凡磁場不為零處便有相應的磁能，能量是磁場的重要屬性借助於長直螺線管的特例形式地導出普遍適用的磁場能量密度公式北京大学物理学院王稼军编北京大学物理学院王稼军编