静电场高斯定理环路定理课件.pptx

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1、静电场高斯定理环路定理(2)电偶极子电场中的电场线+(3)无限大带电平面电场中的电场线+(1)曲线上每一点的切线方向与该点的场强方向相一致;3、电场线(E)线的特点:(2)电场线起始于正电荷,终止于负电荷,不形成闭合曲线;(3)任何两条电场线可不能相交。依照电场线的规定所作出的电场线只能定性描述电场的分布,而无法反映场强的大小。4、电场线数密度:垂直穿过单位面积的电场线数均匀电场:NS电场线数密度dsdN非均匀电场:电场线数密度规定:电场线数密度等于场强大小即均匀电场:非均匀电场:为了反映场强大小分布,可利用电场线的疏密程度来反映。密、强;疏、弱。S因为通过面积S和通过面积S的电场线数相等,因

2、此通过面积S电场强度通量为8、3、2 电场强度通量(电通量):电场中，通过某面积的电场线数称为通过该面积的电场强度通量，用 表示。1、均匀电场中,通过面积S的电场强度通量(1)面积S与场强E垂直因为电场均匀,（2）面积S与场强E不垂直，成 角S或者说,通过s的电场强度通量等于场强在s法线方向上的分量与s的乘积。说明:通过s的电场强度通量等于s在垂直于场强方向上的投影面s与场强的乘积。NS2、在非均匀电场中,通过任意曲面S的电场强度通量。S(1)取面元ds,通过ds的电场强度通量为(2)通过任意曲面S的电场强度通量为若曲面S为闭合曲面,则法线方向的规定:闭合曲面上各点的法线方向垂直向外为正方向。

3、ABC分析:A点处,场线穿进,B点处,场线穿出,C点处,场线与表面向切,、电场强度通量的常用表示引入面元矢量大小:ds方向:为面元法线方向则8、3、3 真空中的高斯定理、求几种情况下的电场强度通量()包围点电荷球面的电场强度通量qRS方向:沿半径向外。球面上:球面上取面元通过的电场强度通量为通过球面的电场强度通量qS通过球面的电场强度通量即静电场是有源场结果表明:若q0,电场线穿出。若q0,电场线穿进。表明静电场线起始于正电荷,终止于负电荷。不形成闭合曲线。表明静电场是有源场。()包围点电荷,任意闭合曲面的电场强度通量S1S2在S内、外取球面S1、S2说明:与S的形状无关。(3)不包围电荷,任

4、意闭合曲面的电场强度通量说明:闭合曲面外的电荷对通过闭合曲面的无贡献。Sq+、真空中的高斯定理设点电荷系有个点电荷所组成。在点电荷系的电场中,取闭合曲面(高斯面)。其中有个点电荷在内,有()个点电荷在外。ki取面元结论:真空中穿过任意闭合曲面的电场强度通量等于该闭合曲面内电荷代数和的1/0倍。即真空中高斯定理的数学表达式若电荷连续分布,则注意:（1）式中 ,是所有电荷所产生。S内、S外。(2)式中电荷求和(积分),只对s内的电荷求和(积分)。(3)高斯定理是电磁场的基本定理之一。说明静电场是有源场,发散场。8、3、4 高斯定理的应用(求场强)分析:1、巧取高斯面(充分利用对称性)。2、能方便的

5、求出s内的电荷。记(S所围的带电体)0Er+qRo例8-5 求:均匀带电球面的电场。当0 r R时,q=0解:电场分布具有球对称性。取以r为半径的球面S为高斯面依照高斯定理rS高斯面S E=0均匀带电球面内场强处处为零当R r 0),电容率为,求:此带电球的电场。电场分布具有球对称性。取以r为半径的球面S为高斯面当0 r R时,依照高斯定理 均匀带电球体内场强与半径 r 成正比当R r 时,q=qREOrrSo讨论:r0时,E0r时,E0hSr(1)当r R时,SShRh高斯面S高斯面S讨论:r0时,E0r时,E0RErO均匀带电圆柱体电场强度分布曲线例8-7 求电荷面密度为的无限大均匀带电平

6、面的电场。无限大均匀带电平面的电场是均匀场+解:电场分布具有面对称性。垂直穿过带电平面底面为S高为2r的闭合柱面S为高斯面。求:两无限大均匀带电平面,带等量异号的电荷,平行放置时的电场。+-两板之外:E=0两板之间:方向:正板指向负板记S作业:8-2 8-3 8-6 8-78、4、1 静电场的环路定理1、静电场力作功的特点(1)点电荷的电场 当带电体在静电场中移动时,静电场力对带电体要作功,说明静电场具有能量。环路定理就是从能量的角度来讨论静电场的性质。r+dr元功:当q0由ab,总功为baq0q08-4 静电场的环路定理 电势+q结论:静电力作功与路径无关。说明静电场力是保守力,静电场是保守

7、场。(2)任意静电场元功:总功:2、静电场的环路定理静电场力是保守力q00 ,结论:静电场中,场强沿任意闭合路径的线积分(环流)等于零。该结论称为静电场的环路定理(环流定理)。说明静电场是保守场,是无旋场。或者说将单位正电荷绕任意闭合路径一周静电场力所作的功等于零。Wb q0 在b点的电势能。若 Wa q0 在a点的电势能;8、4、2 电势能 静电场力作功与路径无关,仅与始末位置有关,位置确定做功本领确定,因此能够引入势能的概念,称为电势能。1、电势能 q0ab电场中,将q0由ab,电场力的功为静电场力是保守力,保守力的功等于势能增量的负值。则若取b点 Wb=0 ,则物理意义:q0 在电场中a

8、点的电势能,等于将q0由a点移到零势能点静电场力所作的功。比较EP=mgh若取b点为无穷远 ,则 Wb=W=0 ,则物理意义:电场中,q0 在a点的电势能,等于将q0由a点移到无穷远点静电场力所作的功。电势能的单位:焦尔 J8、4、3 电势由上式但当a点确定后,为恒量，恒量的大小反映了静电场做功的本领。从能量这个角度来反映电场、描述电场。定义为电势，用U来表示。电势的定义:物理意义:(2)电场中a点的电势,等于将单位正电荷由a点移到无穷远点静电场力所作的功。(1)电场中a点的电势,等于单位正电荷在该点所具有的电势能。电势的单位:焦尔/库仑伏特 V ,1V=1JC-1记8、4、4 电势差abUbUa电势差 Uab=Ua-Ub即可见Ua是与U=0点的电势差。反映了电场中ab两点间的能量之差一般取大地为电势零点,电子仪器取外壳为电势零点 电场中 a b 两点的电势差,等于把单位正电荷从a 点搬移到 b 点电场力所做的功。记8、4、5 电场力的功电场中,把电荷q由a移到b,电场力所作的功为讨论:(1)Aab 0 ,电场力所作正功,q由高点势移向低电势。说明:电场力所作正功,q的势能减小。比较重力作功。(2)Aab 0,u0 ,u=0 ;q0,u R 时,象点电荷的电势 以上是用点电荷电势叠加求电势,也能够用电场力作功的方式求电势。感谢您的聆听！感谢您的聆听！