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大学物理上册课件ppt第六章电荷与电场
电荷与电场基本概念
库仑定律与电场强度
电势与电势能
静电场中环路定理和高斯定理
导体和绝缘体在静电场中特性
电荷守恒定律和电流连续性方程
contents
目
录
01
电荷与电场基本概念
03
电荷的守恒定律
在一个孤立系统中，无论发生何种变化，正电荷和负电荷的代数和始终保持不变。
01
电荷的基本性质
电荷是物质的一种基本属性，表示物体带电的多少，具有正电和负电之分。
02
电荷的分类
根据电荷的性质，电荷可分为正电荷和负电荷。正电荷指带正电的粒子，如质子；负电荷指带负电的粒子，如电子。
电场的定义
电场是电荷周围存在的一种特殊物质，它通过对放入其中的电荷有力的作用而表现出来。
电场的描述
电场可以用电场线、等势面、电场强度等物理量来描述。其中，电场线是用来形象地描述电场分布和方向的曲线；等势面是电势相等的点组成的面；电场强度则是描述电场对单位电荷作用力的物理量。
电场与磁场的关系
电场和磁场是紧密联系的，变化的电场可以产生磁场，而变化的磁场也可以产生电场。
静电场是由静止电荷产生的电场。在静电场中，电荷不会移动，因此电场线不会闭合，且静电场的分布是稳定的。
静电场
恒定电场是由恒定电流产生的电场。在恒定电场中，电荷会不断移动形成电流，因此电场线是闭合的。与静电场相比，恒定电场的分布更为复杂。
恒定电场
静电场和恒定电场的主要区别在于电荷是否移动以及电场线是否闭合。此外，在恒定电场中还需要考虑电流的影响，而在静电场中则不需要。
两者区别
02
库仑定律与电场强度
库仑定律内容
真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。
库仑定律应用
用于计算真空中两个点电荷之间的相互作用力，是电磁学的基本定律之一。
电场强度定义
电场中某点的电场强度等于该点处单位正电荷所受的电场力。
电场强度计算
根据库仑定律和电场强度的定义，可以推导出电场强度的计算公式。对于点电荷产生的电场，可以使用点电荷的电场强度公式进行计算；对于连续分布的电荷产生的电场，可以使用高斯定理或电势叠加原理等方法进行计算。
叠加原理内容
在点电荷系统中，某点的电场强度等于各个点电荷在该点产生的电场强度的矢量和。
叠加原理应用
用于计算多个点电荷产生的电场的叠加效果。根据叠加原理，可以将复杂的点电荷系统简化为多个简单的点电荷系统，分别计算各个系统的电场强度，然后将它们进行矢量叠加，得到整个系统的电场强度分布。
03
电势与电势能
电势计算
电势的计算公式为V=kQ/r，其中k为静电力常量，Q为场源电荷量，r为距离场源电荷的距离。
电势差
电势差是指电场中两点间的电势之差，用U表示，计算公式为U=Ed，其中E为电场强度，d为两点间距离。
电势定义
电势是描述电场中某点电势能的物理量，表示单位正电荷在该点所具有的电势能。
等势面定义：等势面是指电场中电势相等的各个点所构成的面。
01
等势面性质
02
等势面一定与电场线垂直，即跟场强的方向垂直。
在同一等势面上移动电荷时电场力不做功。
03
01
02
03
电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面。
任意两个等势面都不会相交。
等差等势面越密的地方电场强度越大。
电势能定义
电势能是电荷在电场中由于位置而具有的能量。
电势能计算
电势能的计算公式为Ep=qV，其中q为电荷量，V为电势。
电势能变化
当电荷在电场中移动时，电势能会发生变化。电荷从高电势移动到低电势，电势能减小；从低电势移动到高电势，电势能增加。
04
静电场中环路定理和高斯定理
01
通过任意闭合曲面的电通量等于该曲面所包围的电荷量的代数和除以真空中的介电常数。
高斯定理内容
02
利用高斯定理可以计算某些对称分布电荷产生的电场强度。
计算电场强度
03
根据高斯定理，可以判断电场线是否从正电荷出发，终止于负电荷；或者从无限远出发，终止于负电荷。
判断电场线分布
两者都是描述静电场性质的定理，环路定理描述的是静电场的保守性，而高斯定理描述的是静电场的有源性。
联系
环路定理适用于任何静电场，而高斯定理只适用于具有高度对称性的电荷分布；环路定理是通过线积分来描述电场性质，而高斯定理是通过面积分来描述电场性质。
区别
05
导体和绝缘体在静电场中特性
静电感应现象
当导体置于外电场中时，导体内的自由电子受到电场力的作用，将向着电场的反方向做定向移动，因而产生的感应电荷所附加的感应电场与外电场方向相反，大小相等，使得导体内部合场强为零，导体成为等势体。
静电平衡状态
导体中（包括表面）没有电荷定向移动的状态。
静电屏蔽现象
处于静电平衡状态的导体，内部电场强度处处为零。因此，外电场不能被处于静电平衡的导体“引入”其内部，即达到静电屏蔽的效果
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