第六章 大学物理

第6章 恒定电流前面讨论了静电现象及其规律。

从本章开始将研究与电荷运动有关的一些现象和规律。

本章主要讨论恒定电流，6.1 电流 电流密度6.1.1 电流1、电流的产生 我们知道，导体中存在着大量的自由电子，在静电平衡条件下，导体内部的场强为零，自由电子没有宏观的定向运动。

若导体内的场强不为零，自由电子将会在电场力的作用下，逆着电场方向运动。

我们把导体中电荷的定向运动称为电流。

2、产生电流的条件：①导体中要有可以自由运动的带电粒子(电子或离子)；②导体内电场强度不为零。

若导体内部的电场不随时间变化时，驱动电荷的电场力不随时间变化，因而导体中所形成的电流将不随时间变化，这种电流称为恒定电流（或稳恒电流）。

3、电流强度 电流的强弱用电流强度来描述。

设在时间t ∆内，通过任一横截面的电量是q ∆，则通过该截面的电流强度(简称电流)为q I t∆=∆ （6–1) 式（6–1)表示电流强度等于单位时间内通过导体任—截面的电量。

如果I 不随时间变化，这种电流称为恒定电流，又叫直流电。

如果加在导体两端的电势差随时间变化，电流强度也随时间变化，这时需用瞬时电流(0t ∆→时的电流强度)来表示：0lim t q dq I t dt∆→∆==∆ （6–2） 对于恒定电流，式(6–1)和式(6–2)是等价的。

在国际单位制中，电流强度的单位是安培(符号A)其大小为每秒钟内通过导体任一截面的电量为1库仑，即 111=库仑安培秒。

它是一个基本量。

电流强度是标量，所谓电流的方向只表示电荷在导体内移动的去向。

通常规定正电荷宏观定向运动的方向为电流的方向。

6.1.2 电流密度在粗细相同和材料均匀的导体两端加上恒定电势差后，；导体内存在恒定电场，从而形成恒定电流。

电流在导体任一截面上各点的分布是相同的。

如果在导体各处粗细不同，或材料不均匀(或是大块导体)，电流在导体截面上各点的分布将是不均匀的。

电流在导体截面上各点的分布情况可用电流密度j 来描述。

物理第六章知识点总结
1. 什么是静电现象?
静电现象是指物体在摩擦或接触后带有正电荷或负电荷,从而产生静电引力或斥力的现象。

2. 什么是导体和绝缘体?
导体是指能够良好传导电荷的物质,如金属。

绝缘体是指不易传导电荷的物质,如塑料、橡胶等。

3. 什么是电场?
电场是带电体周围存在的一种特殊场,它描述了电荷在空间各点受到的电场力。

4. 什么是场强?
场强是描述电场强弱的物理量,定义为单位正电荷在该点所受电场力的大小。

5. 什么是等势面和等势线?
等势面是空间中所有具有相同电位的点所组成的曲面。

等势线是等势面在某一平面上的投影。

6. 电容器的基本知识?
电容器是用来存储电荷的元件,电容量描述了电容器贮存电荷的能力。

并联电容器容量相加,串联电容器则为等效容量。

以上是本章的一些基本概念和知识点总结,对于具体公式、定理等还需结合教材课本进行详细学习。

第六章电荷与静电场要点：1、电量单位：库仑(C) 电子电量： —基本电荷量 。

带电量最小的带电粒子：电子。

4、电荷量子化：2、库仑定律：.3. 电场强度——描述电场强弱、方向的物理量。

场源电荷: 产生电场的点电荷、点电荷系、或带电体。

电场强度： 试验电荷q 0在电场中P 点所受的力，同试验电荷电量之比即为P 点的电场强度。

大小：等于单位试验电荷在该点所受电场力； 单位：N *C -1 或 V*m -1方向：与 +q0受力方向相同。

(2) 真空中点电荷Q 的电场： 根据库仑定律，试验电荷受力为：四、场强叠加原理五、电场强度的计算： 1. 点电荷的电场：2. 点电荷系的电场：3. 连续带电体的电场：电荷 电荷 电场 恒矢量==0q F EFq0q +r- +Fq 0q +r+ + r erQ q F E 200π41ε==r r q Q F 300π41⋅=ε0q F E=n n q F q F q F +++=2211n E E E +++=21∑==n i i E 1 r r q q F E300π41ε==∑=ii i r rq E30π41εr rq E 30d π41d ε= qd rEd P建立直角坐标，分解五、电场强度的计算点电荷系的电场：例6-1、 求电偶极子的电场。

电偶极子：相距很近的等量异号电荷；电偶极矩： 1) 轴线延长线上A 的场强： 解：2) 中垂面上B 的场强：解：建立如图的坐标系，电场在y 方向分量互相抵消。

1） 轴线延长线上A 的场强：2） 中垂面上B 的场强： 例6-2、求长度为l 、电荷线密度为λ的均匀带电直细棒周围空间的电场。

⎰⎰⎰===zz yy xx E E E E E E d d dkE j E i E Ez y x++=⎪⎩⎪⎨⎧=V Sl q d d d d ρσλλ： 线电荷密度 σ： 面电荷密度ρ： 体电荷密度∑=ii i rrq E30π41εlq p=-++=E E E ])2(1)2(1[π4220l r l r q +--=ε2220)4/(2π4l r rl q -=εlr >>3π2rpE ε =i E E E x x )(-++-=iE E)cos cos (θθ-++-=i l r l l r q 4224π4 22220+⨯⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=εi l r ql 2/32204π4 ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=ε30π4r plr ε ->>解：建立坐标系O-xy任取电荷元：矢量分解：统一变量：、例6-3、求半径为R 、带电量为q 的均匀带电细圆环轴线上的电场。

大学物理力学第六章质心运动定理（二）引言概述：大学物理力学的第六章质心运动定理（二）是质点系的动力学描述的重要内容。

本文将从引入质心的概念开始，逐步介绍质心运动定理的原理和应用。

正文：1. 质心的定义和性质：- 质心被定义为质点系中所有质点质量加权平均位置的矢量。

- 质心具有质点系中所有质点质量的总和，并且在质点系运动中保持位置不变。

- 质心的运动可以简化质点系的运动分析。

2. 质心运动定理的表述：- 质心运动定理指出，在外力作用下，质心的加速度等于质点系所受合外力与质点系总质量的比例。

- 质心的加速度可以通过所有质点受力的合力除以质点系总质量得到。

3. 质心运动定理的证明和推导：- 通过应用牛顿第二定律，可以推导出质心运动定理的表达式。

- 使用质点系质量的定义、质心的定义以及质点系中每个质点的位矢，可以推导出质心关于时间的二阶导数与质点系合外力的关系式。

4. 质心运动定理的应用：- 可以通过质心运动定理计算质心在不同外力作用下的加速度。

- 质心运动定理可以用于解决质点系的多体动力学问题。

- 质心运动定理对于研究刚体的运动也具有重要意义。

5. 质心运动定理的限制和扩展：- 质心运动定理只适用于质点系在外力作用下的运动，不适用于内力相互作用的情况。

- 在非惯性系中，质心运动定理需要进行修正。

- 质心运动定理可以扩展应用于连续体力学的问题分析。

总结：大学物理力学第六章质心运动定理（二）介绍了质心的概念和性质，阐述了质心运动定理的原理和推导过程，并探讨了质心运动定理的应用范围和限制。

掌握质心运动定理对于解决质点系的动力学问题非常重要，并且在刚体和连续体力学领域也有广泛应用。

大学物理课件第六章第六章真空中的静电场一、基本要求1．掌握静电场的电场强度和电势的概念以及电场强度的叠加原理和电势的叠加原理。

掌握电势与电场强度的积分关系。

能计算一些简单问题中的电场强度和电势。

2．理解静电场的规律：高斯定理和环路定理。

理解用高斯定理计算电场强度的条件和方法。

3．了解电偶极矩的概念。

能计算电偶极子在均匀电场中所受的力和力矩。

二、基本内容1．点电荷当带电体的形状和大小与它们之间的距离相比可以忽略时，可以把带电体看作点电荷。

对点电荷模型应注意：（1）点电荷概念和大小具有相对意义，即它本身不一定是很小的带电体。

只要两个带电体的线度与它们之间距离相比可忽略，就可把它们简化为点电荷，另外，当场点到带电体的距离比带电体的线度大得多时也可以把带电体简化为点电荷。

（2）点电荷是由具体带电体（其形状没有限制）抽象出来的理想化模型，所以不能把点电荷当作带电小球。

（3）点电荷不同于微小带电体。

因带电体再小也有一定的形状和电荷分布，还可以绕通过自身的任意轴转动，点电荷则不同。

（4）一个带电体在一些问题中可简化为点电荷，在另一些问题中则不可以。

如讨论带电体表面附近的电性质时就不能把带电体简化为点电荷。

2．库仑定律其中，由施力电荷指向受力电荷的单位矢量。

适用条件：真空中点电荷之间（相对观察者静止的电荷）的相互作用。

当空间有两个以上的点电荷同时存在时，作用在某一点电荷上的总静电力等于其它各点电荷单独存在时对该电荷所施静电力的矢量和——电场力的叠加原理。

3．电场强度矢量，电场中某点的电场强度等于单位电荷在该点所受的电场力。

为正时，和电场力同方向，为负时，的方向和方向相反。

（1）反映电场的客观性质，与试验电荷的大小，电荷正负无关，也与的存在与否无关。

（2）是一个矢量，一般地说，电场空间不同点处的场强不同，即。

如点电荷的场的场强分布函数为（3）因为静电场可叠加，所以矢量服从叠加原理。

空间任一点处场强（4）电荷在静电场中受电场力作用，，为所在处的总场强，即除以外所有其它电荷在所在处产生的合场强。