静电场 (2)2精选PPT.ppt

静电场第1页，此课件共17页哦静电场的高斯定理静电场的高斯定理S强调强调 闭合面上场强是空间所有电荷产生闭合面上场强是空间所有电荷产生8.4 环路定理环路定理 电势能电势能静电场是无旋场静电场是无旋场的旋度的旋度说明1)环路定理可环路定理可检验电场检验电场不是静电场不是静电场,图示为静电场吗？图示为静电场吗？2)环路定理要求电力线不能闭合环路定理要求电力线不能闭合3)静电场是有源、无旋场。可引进电势能静电场是有源、无旋场。可引进电势能第2页，此课件共17页哦定义定义 q0 在电场中在电场中a、b 两点两点电势能之差电势能之差等于把等于把q0自自a 点移至点移至b 点过程中电场力所作的功。点过程中电场力所作的功。三三.电势能电势能1.电势能的差电势能的差b 点电势能2.电势能电势能取取W“0”=0电势能零点1)电势能属于电势能属于q0和产生电场的和产生电场的源电荷系统源电荷系统共有。共有。说明说明3)选势能零点原则选势能零点原则：当：当(源源)电荷分布在电荷分布在有限范围有限范围内时，一般内时，一般选在无穷远。实际应用中取大地、仪器外壳等选在无穷远。实际应用中取大地、仪器外壳等2)电荷电势能的值与零点有关电荷电势能的值与零点有关,而两点的差值与零点无关而两点的差值与零点无关第3页，此课件共17页哦例例 在带电量为在带电量为Q的点电荷所产生的静电场中，有一带电量为的点电荷所产生的静电场中，有一带电量为q 的点电的点电荷，位置如图所示。荷，位置如图所示。bac解解Q求求 q在在a点和点和b点的电势能。点的电势能。第4页，此课件共17页哦8.5 电势电势一一.电势电势1.电势定义电势定义单位正电荷自该点“势能零点”过程中电场力作的功。arq2.点电荷的电势点电荷的电势3.电势叠加原理电势叠加原理P对对n 个点电荷个点电荷:第5页，此课件共17页哦对连续分布的带电体对连续分布的带电体：二二.电势的计算电势的计算方法方法（2）已知电荷分布已知电荷分布（1）已知场强分布已知场强分布先算场强先算场强方法一：场强积分法方法一：场强积分法(由定义由定义)选势能零点选势能零点积分积分选合适的路径选合适的路径L L步骤：步骤：求求电荷线密度为电荷线密度为 的无限长带电直线空间中的电势分布的无限长带电直线空间中的电势分布例例XO P解解取无穷远为势能零点取无穷远为势能零点 xp axa取取a 点为电势零点点为电势零点,a 点距离直线为点距离直线为xa 对无限长带电直线的电势分布对无限长带电直线的电势分布,不能选无穷远处为电势零点不能选无穷远处为电势零点注意注意第6页，此课件共17页哦如图所示如图所示,计算均匀带电球面的电势分布计算均匀带电球面的电势分布均匀带电球面电场的分布为均匀带电球面电场的分布为解：解：球面内是一等势空间与电量集中在球心的点电荷的电势分布同电势的分布为电势的分布为例例o R ru电势分布曲线电势分布曲线Ro电场分布曲线电场分布曲线第7页，此课件共17页哦R1R2o 例例1 1 如图所示，有一带电面密度为如图所示，有一带电面密度为 的扇形带电体，张角为的扇形带电体，张角为，大小半径，大小半径分别为分别为R1、R2 ,求顶点求顶点o 处的电势。处的电势。解解方法二：电势叠加法方法二：电势叠加法3)由由du u=dud 步骤：步骤：1)把带电体把带电体 分为无限多分为无限多dq,取适当的零势能点取适当的零势能点2)由由dq du(据点电荷电势公式据点电荷电势公式)取无穷远处为势能零点取无穷远处为势能零点 第8页，此课件共17页哦如图所示，半径为如图所示，半径为R 带电量为带电量为Q 的均匀带电球面，沿矢径方向上的均匀带电球面，沿矢径方向上有一均匀带电细线，电荷的线密度为有一均匀带电细线，电荷的线密度为 ，长度为，长度为 l，设球和线上的电，设球和线上的电荷分布不受相互影响，试求细线在该电场中的电势能。荷分布不受相互影响，试求细线在该电场中的电势能。例例解解RQo三三.带电体在电场中的电势能带电体在电场中的电势能第9页，此课件共17页哦8.6 电势与电场强度的微分关系电势与电场强度的微分关系质点在保守力场中各点势能的大小质点在保守力场中各点势能的大小保守力场保守力场P0M为保守力如已知势能函数为如已知势能函数为保守力为：保守力为：势能函数与保守力的微分关系当当在直角坐标系中电场为在直角坐标系中电场为第10页，此课件共17页哦某点的电场强度等于该点电势梯度的负值，这就是电势与电场强度的某点的电场强度等于该点电势梯度的负值，这就是电势与电场强度的微分关系。微分关系。例例求求（2，3，0）点的电场强度。点的电场强度。已知已知解解第11页，此课件共17页哦已知一电场由下列方程决定已知一电场由下列方程决定例例2解解检验此电场是不是保守场，如果是，则求出其电势检验此电场是不是保守场，如果是，则求出其电势故此电场是保守场，存在故此电场是保守场，存在？第12页，此课件共17页哦1.两个物理量两个物理量2.两个基本方程两个基本方程3.两种计算思路两种计算思路真空中静电场小结真空中静电场小结注重注重叠加原理叠加原理5.强调两句话强调两句话注重注重典型场典型场 面对称分布带电体面对称分布带电体点电荷点电荷球对称分布带电体球对称分布带电体轴对称分布带电体轴对称分布带电体求电场的又一方法求电场的又一方法4.两个物理量的关系两个物理量的关系练习练习用表述静电场的用表述静电场的方法去表述引力方法去表述引力场场静电场与物质的相互作用静电场与物质的相互作用 静电场中的物质按电性质分为静电场中的物质按电性质分为:导体、电解质（绝缘体）、导体、电解质（绝缘体）、半导体、超导体。半导体、超导体。第13页，此课件共17页哦8.7 静电场中的导体静电场中的导体 电容电容一一.导体的静电平衡导体的静电平衡 (electrostatic equilibrium)当导体内部和表面无自由电荷的定向运动时，导体处于静电平衡状态。1.静电平衡静电平衡2.导体静电平衡的条件导体静电平衡的条件电场强度电场强度 导体表面导体表面电势电势静电平衡时，导体上各点电势相等，即静电平衡时，导体上各点电势相等，即导体是等势体，表面是等势面。导体是等势体，表面是等势面。第14页，此课件共17页哦二二.静电平衡时，导体的电特性静电平衡时，导体的电特性1.导体中的净电荷只能分布在导体的表面导体中的净电荷只能分布在导体的表面由静电平衡条件和静电场的性质，可得出导体上的电荷分布。由静电平衡条件和静电场的性质，可得出导体上的电荷分布。如果有空腔如果有空腔,且空腔中无电荷且空腔中无电荷,如果有空腔如果有空腔,且空腔中有电荷且空腔中有电荷,则则电荷只能分布在外表面电荷只能分布在外表面则则在内外表面都有电荷分布在内外表面都有电荷分布2.导体表面附近的电场强度与导体表面电荷密度成正比导体表面附近的电场强度与导体表面电荷密度成正比 P 是导体外紧靠导体表面的一点是导体外紧靠导体表面的一点,相应的电场强相应的电场强度为度为设导体表面电荷面密度为设导体表面电荷面密度为+第15页，此课件共17页哦导体表面导体表面+根据高斯定理根据高斯定理:3.导体表面电荷密度与表面曲率有关导体表面电荷密度与表面曲率有关由实验可得以下由实验可得以下定性的结论：定性的结论：第16页，此课件共17页哦4.静电屏蔽静电屏蔽(腔内、腔外的场互不影响腔内、腔外的场互不影响)腔内腔内腔外腔外j内表面外表面导体在表面凸出的尖锐部分在表面凸出的尖锐部分(曲率是正值且较大曲率是正值且较大)电荷面密度较大，电荷面密度较大，在比较平坦部分在比较平坦部分(曲率较小曲率较小)电荷面密度较小电荷面密度较小，在表面凹进部分带电面密度最小。，在表面凹进部分带电面密度最小。导体表面的电荷面密度与曲率半径成反比。导体表面的电荷面密度与曲率半径成反比。但一般情况较复杂但一般情况较复杂 思考题思考题确定确定a,b,c 三点三点电荷面密度的关系电荷面密度的关系尖端放电腔外带电体第17页，此课件共17页哦