《电动力学第三版》chapter2_1静电场的标势及其微分方程
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₪静电场1.静电场的标势2.静电势的微分方程和边值关系3.静电场能量静电场2.1静电场的标势及其微分方程第2章₪静电场1.静电场的标势(2) 电标势的定义根据静电场无旋性,电场中任一闭合回路L 的环量等于零,C1、C 2是点a 到点b 的两条不同路径 1212d 0d d 0d d 功与路径无关L C C C C b a E l E l E l E l E l b a E dlC 1C 2a bL₪静电场1.静电场的标势(4) 电势参考点在有限的电荷分布于有限区域的情况下,可以选择无穷远处作为零电势参考点,则每一点的电势实际是该点与无穷远点的电势差,因而是有确定的物理意义的。
=PPP P E dl E dl1.静电场的标势(5) 零电势参考点的选取1.有限电荷分布于有限自由空间的情况,选取无穷远处作为零电势参考点;2.对于接地的带电体,选取地球或者接地处、或者接地的导体,作为零电势的参考点、或者参考面、或者参考体;QQ₪静电场₪静电场1.静电场的标势(5) 零电势参考点的选取3.对于电路而言,选取地线为零电势参考线;4.对于无限电荷分布于无限空间,根据题目条件选取参考点。
0地线火线零线拉线开关三孔插座₪静电场1.静电场的标势(6)电势与电场的关系PP E dl E 电势与电场可以由上面两个式子共同决定,相互制约的。
可以看出,只要确定电场分布或者电势的其中一个物理量,另外一个物理量就可以确定。
而且电场强度的方向是电势梯度方向(电势改变最快的方向)。
1.静电场的标势(7)关于电势的五点说明1.引入电势的优点:如果知道电势,只需要通过计算梯度,即可求出电场强度矢量。
这说明电势和电场强度矢量所包含的信息量是一样的,但是电场强度矢量有三个分量,而电势只是一个标量,因此通过引入电势这个量,可以将矢量问题约化为标量问题。
₪静电场₪静电场1.静电场的标势(7)关于电势的五点说明3.参考点的选择是任意的,选择不同的参考点电势会增加一个常数K ,K 是电场强度矢量在两个参考点之间的线积分。
第二章 静电场带电体系:电荷静止,所激发的电场不随时间变化;给定自由电荷的分布以及周围空间介质或者导体的分布,运用电磁场理论求解这样的带电体系的电场。
§1 静电场的标势及其微分方程 1、 静电场的标势——静电势 麦克斯韦方程0 , ,=⋅∇∂∂+=⨯∇∂∂-=⨯∇=⋅∇B tD J H tB E Dρ静电条件:()00==∂∂J t 物理量 将静电条件代入麦克斯韦方程得到00=⋅∇=⨯∇=⋅∇=⨯∇B H D Eρ✧ 在静电条件下,电场和磁场相互独立,可以分开求解;✧ 静电场是无旋场;自由电荷分布是D的源。
解决静电问题的基本方程: 微分方程0 =⨯∇=⋅∇E D ρ +边界条件f D D n σ=-⋅1221+介质的电磁性质方程静电势的定义:静电场的无旋性是静电场的一个重要的特征,其积分形式为0d =⋅⎰l E L——(1.3)“电场沿任一闭合回路的线积分等于零。
”将单位电荷从1P 点移至2P 点时电场对它所做的功⎰⋅21d P P l E将单位电荷从1P 点移至2P 点时电场对它所做的功与具体的路径无关,只与起点和终点有关。
0d =⋅⎰l E L0d d 21=⋅+⋅⎰⎰-C C l E l E0d d 21=⋅-⋅⎰⎰C C l E l E⎰⎰⋅=⋅21d d C C l E l E利用这一特点,引入电势的概念,是空间位置的标量函数(标势); 定义两点间的电势差为⎰⋅-=-21d )()(12P P l E P Pϕϕ ——(1.4)推论:如果电场对(单位)正电荷做正功,则电势降低;只有两点的电势差才具有物理意义; 如果知道空间的电场的分布,则可以计算空间任意两点间的电势差;实际的计算中为了方便,常选取某个参考点,规定该点的电势为零,这样整个空间里的电势就有一个确定的值。
如果电荷分布在有限的空间里,则可以取无穷远处的电势为零,即()0=∞ϕ这样空间P 点的电势为()⎰∞⋅=Pl E P d ϕ相距为ld 的两点的电势的增量为l E dd ⋅-=ϕ式中()lz y x z y x zzy y x x z y x y y xd de d e d e e e e d d d d ⋅∇=++⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+∂∂+∂∂=∂∂+∂∂+∂∂=ϕϕϕϕϕϕϕϕ从而得到,ϕ-∇=E——(1.5)如果知道了空间电势的分布情况,则可采用上式计算电场强度的分布。