最新大学物理电学第二节教学课件.ppt
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1、2一、电力线一、电力线 用一族空间曲线形象描述用一族空间曲线形象描述场强分布场强分布 电场线电场线(electric field line)或或电力线电力线 1.规定规定 方向:方向:电电力线上每一点的力线上每一点的切切 线方向线方向该点表示的该点表示的场强方向场强方向 大小:大小:定性定性定量定量疏密疏密反映场强大小反映场强大小单位垂直面积单位垂直面积的电力线条数的电力线条数7.3 电通量电通量 高斯定理高斯定理+q-q9三、静电场的高斯定理三、静电场的高斯定理 1.表述表述 在真空中的静电场内在真空中的静电场内 任一任一闭合面的电通量闭合面的电通量等于等于这这闭合面内闭合面内电量的电量的代
2、数和代数和除以除以 0。SsdE0niiSqSE内内d101)点电荷在球形高斯面的圆心)点电荷在球形高斯面的圆心处处dSE24RqEo240cosRdSqdSEdoeSoooeqRRqRqdS22244411S2 2)点电荷在任意形状的高斯面内)点电荷在任意形状的高斯面内 通过球面通过球面S的电场线也的电场线也必通过任意曲面必通过任意曲面S ,即它,即它们的电通量相等,为们的电通量相等,为q/ o+S3 3)电荷)电荷q q在闭合曲面以外在闭合曲面以外+SoeqSdE 穿进曲面的电场线条数等穿进曲面的电场线条数等于穿出曲面的电场线条数。于穿出曲面的电场线条数。0SeSdE12SSSSSdESd
3、ESdESdE32100201qq高斯定理成立高斯定理成立 4)q1 q2 q3为点电荷组,为点电荷组, 分别为分别为q1 q2 q3在场中某点产生的场强。在场中某点产生的场强。 1E2E3ES为任一闭合曲面(为任一闭合曲面( q1 q2 在曲面在曲面内内,q3在曲面外在曲面外) q1Sq2q30内iq13电荷离散分布:电荷离散分布:niiSeqSdE101内电荷连续分布:电荷连续分布:结论:对任意电荷分布均成立结论:对任意电荷分布均成立 高斯定理高斯定理VidVq内SiSdq内线分布:线分布:面分布:面分布:体分布:体分布:Lidlq内14qqq3说明:说明:q0内iq 反之若反之若 ,则,
4、则 , 也不能说明也不能说明S面内无电荷。面内无电荷。0sSdE+q-q0内iq0sSdE(2)若若 ,则,则 ,但并不能说明,但并不能说明S面面上各点上各点 ;0E 内内iSeqSdE01 E(1)式中式中 是是闭合曲面闭合曲面S内外内外所有的电荷共同激发的,所有的电荷共同激发的,通过闭合曲面的电场强度通量通过闭合曲面的电场强度通量 只与只与S面内面内的电荷的电荷有有关关,与,与S面外的电荷无关。面外的电荷无关。15(4) 高斯定理高斯定理是由库仑定律和场强叠加原理导出的是由库仑定律和场强叠加原理导出的,可可适用于适用于任何电场任何电场,是电磁场基本规律之一。,是电磁场基本规律之一。 内iS
5、EqSdE01(3)若若 ,说明有净电场线从,说明有净电场线从S面内穿出,面内穿出, 0内iq0内iq若若 ,说明有净电场线在,说明有净电场线在S面内汇聚,面内汇聚,即电场线由正电荷发出,止于负电荷,静电场即电场线由正电荷发出,止于负电荷,静电场是是有源场有源场; 正电荷正电荷是静电场的是静电场的源头源头,负电荷负电荷是静是静电场的电场的尾闾尾闾。16四、高斯定理在四、高斯定理在求解场强求解场强方面的应用方面的应用利用高斯定理解利用高斯定理解E较为方便较为方便 常见的电量分布的对称性:常见的电量分布的对称性: 球对称球对称 柱对称柱对称 面对称面对称均均匀匀带带电电的的球体球体球面球面(点电荷
6、点电荷)无限长无限长柱体柱体柱面柱面带电线带电线无限大无限大平板平板平面平面对电量的分布具有某种对称性的情况下对电量的分布具有某种对称性的情况下17步骤步骤:1、分析电场、分析电场是否具有对称性是否具有对称性2、作、作合适的高斯面合适的高斯面SA、使、使S面上面上 处处相等与处处相等与 夹角为夹角为 Esd00B、或局部面积上、或局部面积上 或或 0 E090夹夹角角为为与与 sdE3、由高斯定理、由高斯定理 计算计算 iisqsdE01 E18例例1 求电量为求电量为q 半径为半径为R的均匀带电的均匀带电球面球面的的 电场强度分布电场强度分布 第第1步:根据电荷分布的对称性步:根据电荷分布的
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