真空中的静电场静电场力的功电势OK.ppt

第7章真空中的静电场7.4静电场力的功电势关于真空中的静电场静电场力的功电势OK第1页，共37页，星期日，2025年，2月5日*静电场的性质：1）电荷在电场中受到电场力2）当电荷在电场中移动时，电场力要对电荷作功。电场强度电势先从库仑定律和场强叠加原理出发，证明静电场力的功与路径无关，说明静电场是保守场，然后引入描述静电场的另一个物理量——电势。一、静电场的环路定理第2页，共37页，星期日，2025年，2月5日*+qq0qcFEdlr+rdrrdbrb试验电荷点电荷的电场qaradl无穷小1、静电场力所做的功点电荷的电场中结果：仅与的始末位置有关，与路径无关。第3页，共37页，星期日，2025年，2月5日*任意带电体的电场（视为点电荷系）中结论：试验电荷在任何静电场中移动时，静电场力所作的功，仅与试验电荷的电量、起始与终了位置有关，而与路径无关。abL??第4页，共37页，星期日，2025年，2月5日*2、静电场的环路定理12（CircuitalTheoremofElectrostaticField）静电场中，场强沿任意闭合环路的线积分恒等于零。静电场力是保守力，静电场是保守场。第5页，共37页，星期日，2025年，2月5日*不是静电场！说明：2）环路定理要求电场线不能闭合。3）环路定理反映了静电场是保守场（或叫无旋场），可引入电势能的概念。abcd1）环路定理是静电场的另一重要定理，可用环路定理检验一个电场是不是静电场。第6页，共37页，星期日，2025年，2月5日*静电场是有源、无旋（保守）场静电场是保守场静电场是有源场（或无旋场）静电场的高斯定理：静电场的环路定理：静电场的两条基本定理：无旋场第7页，共37页，星期日，2025年，2月5日*二、电势差与电势静电场是保守场，静电场力是保守力。静电场力所做的功就等于电荷电势能增量的负值。电势能的大小是相对的，电势能的差是绝对的。E任意路径ab0q1、电势能(ElectricPotentialEnergy)第8页，共37页，星期日，2025年，2月5日*令试验电荷在电场中某点的电势能，在数值上等于把它从该点移到零势能处静电场力所作的功。电势能的参考点选择是任意的，则电场中A点的电势能为：若取b点为电势能的零点（零势点），即：E任意路径ab0q第9页，共37页，星期日，2025年，2月5日*例：若选择无限远处为电势能零点，试验电荷q0在点电荷q的电场中，A点处的电势能为：0q+qaraErqr20e4p1r8P(0(任意路径第10页，共37页，星期日，2025年，2月5日*(积分大小与无关，反映了电场在a、b两点的性质。)2、电势电势差称为a、b两点的电势差。意义：把单位正电荷从A点沿任意路径移到B点的过程中，静电场力所做的功。第11页，共37页，星期日，2025年，2月5日*电势差注意：电势差是绝对的，电势大小是相对的，与电势零点的选择有关。为了确定a点的电势值，可以选定b点的电势值为零，则a点的电势值为：令电场中某点的电势等于将单位正电荷从该点经任意路径移到零势点时电场力所作的功；也等于单位正电荷在该点的电势能。第12页，共37页，星期日，2025年，2月5日*物理意义把单位正试验电荷从点Ａ移到无穷远时，静电场力所作的功。对有限带电体一般选无穷远为电势零点。对无限带电体不宜选无穷远为电势零点，只能选有限区域的某一位置为电势零点。在实际问题中，常选地球或仪器外壳的电势为零。电势零点的选择：（选无穷远为电势零点）（选P0为电势零点）第13页，共37页，星期日，2025年，2月5日*电势差静电场力的功当已知电势分布时，可用电势差求出点电荷在电场中移动时电场力所做的功。公式小结：第14页，共37页，星期日，2025年，2月5日*（1）点电荷电场中的电势电势的计算取无穷远为电势零点，由定义式有drrPq3、电势叠加原理第15页，共37页，星期日，2025年，2月5日*（2）电势叠加原理点