物理学03静电.ppt

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1、12/5/2022112/5/2022第十三章第十三章 电势电势作者：赵龙作者：赵龙物理学03静电 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望12/5/2022212/5/2022第十三章第十三章 电势电势作者：赵龙作者：赵龙 在点电荷电场中，电场力移动电荷做功与路径无关，在点电荷电场中，电场力移动电荷做功与路径无关，只与始末位置有关。只与始末位置有关。结结 论：论：212/5/2022312/5/2022第十三章第十三章 电势电势作者：赵龙作者：赵龙由于由于

2、 Ai 与路径无关，那么与路径无关，那么 A 也与路径无关也与路径无关(2)点电荷系的电场点电荷系的电场312/5/2022412/5/2022第十三章第十三章 电势电势作者：赵龙作者：赵龙数学表述：数学表述：或或或或静电场的静电场的环流定律环流定律：静电场的环流为零：静电场的环流为零静电场重要特性静电场重要特性 试验点电荷试验点电荷在任何静电场中，沿任意路径移动时，电在任何静电场中，沿任意路径移动时，电场力做功，仅与场力做功，仅与试验点电荷试验点电荷的大小及始末位置有关，而的大小及始末位置有关，而与移动路径无关。与移动路径无关。推推 论：论：所以，静电力是所以，静电力是保守力保守力，静电场是

3、，静电场是保守力场保守力场。412/5/2022512/5/2022第十三章第十三章 电势电势作者：赵龙作者：赵龙13.1.2 电电 势势 能能重力做功与路径无关重力做功与路径无关-引入重力势能（位能）引入重力势能（位能）电场力做功与路径无关电场力做功与路径无关-引入电势能（位能）引入电势能（位能）试验电荷试验电荷q0 在电场力的作用下，由在电场力的作用下，由a b 做功做功 能量是表征物体做功本领的物理量，电场力做功本领能量是表征物体做功本领的物理量，电场力做功本领物理量物理量-电势能电势能，电场力做功是以电势能减少为代价的。，电场力做功是以电势能减少为代价的。电场力做功电场力做功 =电势能

4、减少电势能减少定定 义义在在 a 点具有的电势能点具有的电势能 在在 b 点具有的电势能点具有的电势能512/5/2022612/5/2022第十三章第十三章 电势电势作者：赵龙作者：赵龙电势能的物理意义：电势能的物理意义：q0 在电场中某点的电势能等于把在电场中某点的电势能等于把 q0 从该点移到势能从该点移到势能零点时，电场力所做的功。零点时，电场力所做的功。若选取若选取 则则通常选取通常选取 则则1、电场力做功与路径无关；、电场力做功与路径无关；2、电势能是属于、电势能是属于 q0 和电场两者组成的系统的；和电场两者组成的系统的；3、注意积分上下限。、注意积分上下限。要要 点：点：电势能

5、是相对量，本身没有绝对意义，电势能的大小与电势能是相对量，本身没有绝对意义，电势能的大小与势能零点的位置有关（同重力势能）。势能零点的位置有关（同重力势能）。612/5/2022712/5/2022第十三章第十三章 电势电势作者：赵龙作者：赵龙13.1.3 电电 势势定义：定义：两点的电势差，与两点的电势差，与 无关，只与无关，只与 本身有关。本身有关。电场力所做的功。电场力所做的功。在数值上等在数值上等单位正电荷单位正电荷，由，由 a 点移动点移动 b 点时，点时，所以电场力做功也可以示为：所以电场力做功也可以示为：与与 有关，与有关，与 有关，为了研究电场的特性有关，为了研究电场的特性71

6、2/5/2022812/5/2022第十三章第十三章 电势电势作者：赵龙作者：赵龙理论计算一般选取理论计算一般选取 ，则，则若选取若选取 则则实际工作中，通常规定大地或电器外壳电势为零。实际工作中，通常规定大地或电器外壳电势为零。1、电势是位置函数、电势是位置函数-又称电位、电压；又称电位、电压；2、某点的电势值是该点电势与零点电势之差；、某点的电势值是该点电势与零点电势之差；3、电势大小等于单位正电荷从该点移到电势零点时电场、电势大小等于单位正电荷从该点移到电势零点时电场 力做功。力做功。-a 点的电势点的电势-b 点的电势点的电势 是相对量，大小与电势零点位置有关。是相对量，大小与电势零点

7、位置有关。注注 意：意：812/5/2022912/5/2022第十三章第十三章 电势电势作者：赵龙作者：赵龙13.1.4 电势的计算方法电势的计算方法1、已知电荷分布、已知电荷分布-求电势求电势点电荷点电荷 q 激发电场中激发电场中 P 点的电势点的电势选选积分与路径无关，选矢径直线积分积分与路径无关，选矢径直线积分电势是电势是标量标量：有大小，无方向，有正负：有大小，无方向，有正负时，时，空间各点电势都是正值空间各点电势都是正值时，时，空间各点电势都是负值空间各点电势都是负值(1)点电荷的电势点电荷的电势912/5/20221012/5/2022第十三章第十三章 电势电势作者：赵龙作者：赵

8、龙 电荷系激发的电场中某一点的电势，等于每一个电荷系激发的电场中某一点的电势，等于每一个点电荷单独存在时在该点所产生电势的点电荷单独存在时在该点所产生电势的代数和代数和。(2)电荷系的电势电荷系的电势其中其中电势叠加原理：电势叠加原理：表示第表示第 i 个点电荷单独存在时，在个点电荷单独存在时，在 P 点产生的电势点产生的电势1012/5/20221112/5/2022第十三章第十三章 电势电势作者：赵龙作者：赵龙(3)带电体的电势带电体的电势带电体可以看成是无带电体可以看成是无数个点电荷组成数个点电荷组成电势叠加求电势叠加求代数和代数和，电场叠加求电场叠加求矢量和矢量和。2、已知电场强分布、

9、已知电场强分布-求电势求电势(1)、P 点为积分下限，电势零点为积分上限；点为积分下限，电势零点为积分上限；(2)、积分路径选取最容易的积分路径。、积分路径选取最容易的积分路径。注注 意：意：1112/5/20221212/5/2022第十三章第十三章 电势电势作者：赵龙作者：赵龙13.1.5 电势计算举例电势计算举例例题例题1：电偶极子的电势分布，已知：电偶极子的电势分布，已知：q l1212/5/20221312/5/2022第十三章第十三章 电势电势作者：赵龙作者：赵龙均匀带电圆环轴线上任意点电势，已知：均匀带电圆环轴线上任意点电势，已知：q R例题例题 2：在圆环上截取一小段在圆环上截

10、取一小段dl1312/5/20221412/5/2022第十三章第十三章 电势电势作者：赵龙作者：赵龙讨讨 论：论：圆环圆心的电势圆环圆心的电势电势分布曲线：电势分布曲线：点电荷的电势点电荷的电势 点电荷电势点电荷电势1412/5/20221512/5/2022第十三章第十三章 电势电势作者：赵龙作者：赵龙已知：均匀带电球面电场分布，求：电势分布已知：均匀带电球面电场分布，求：电势分布例题例题3：P 点在球外时，各点电势与点电荷电势相同。点在球外时，各点电势与点电荷电势相同。P 点在球内时，各点的电势相同，都等于球面上的电势点在球内时，各点的电势相同，都等于球面上的电势。1512/5/2022

11、1612/5/2022第十三章第十三章 电势电势作者：赵龙作者：赵龙均匀带电球面均匀带电球面电场分布图线电场分布图线电势分布图线电势分布图线1612/5/20221712/5/2022第十三章第十三章 电势电势作者：赵龙作者：赵龙解法解法1：由电势叠加原理：由电势叠加原理例题例题4：两个同心均匀带电球面，求：各点电势两个同心均匀带电球面，求：各点电势1712/5/20221812/5/2022第十三章第十三章 电势电势作者：赵龙作者：赵龙解法解法2：已知电场分布求电势分布，用积分法：已知电场分布求电势分布，用积分法由高斯定理由高斯定理1812/5/20221912/5/2022第十三章第十三章

12、 电势电势作者：赵龙作者：赵龙1912/5/20222012/5/2022第十三章第十三章 电势电势作者：赵龙作者：赵龙电场分布图线电场分布图线电势分布图线电势分布图线2012/5/20222112/5/2022第十三章第十三章 电势电势作者：赵龙作者：赵龙1、电场力做功、电场力做功小小 结：结：静电力是保守力静电力是保守力 静电场是保守场静电场是保守场(静电场的环流定律静电场的环流定律)2、电势、电势电势差电势差电场力做功电场力做功2112/5/20222212/5/2022第十三章第十三章 电势电势作者：赵龙作者：赵龙(1)、已知电荷分布求电、已知电荷分布求电场场点电荷的电势点电荷的电势点电荷系的电势（电势叠加原理）点电荷系的电势（电势叠加原理）带电体的电势带电体的电势(2)、已知电场强度分布求电势、已知电场强度分布求电势3、电势的计算方法、电势的计算方法2212/5/20222312/5/2022第十三章第十三章 电势电势作者：赵龙作者：赵龙(1)、电偶极子的电势分布、电偶极子的电势分布4、电势计算举例、电势计算举例(2)、均匀带电球面的电势分布、均匀带电球面的电势分布要求：要求：1、掌握电势的概念、掌握电势的概念2、掌握简单问题的电势计算方法、掌握简单问题的电势计算方法23