静电场1库仑定律高斯定理知识讲解
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大学物理静电场知识点总结1. 电荷的根本特征:〔1〕分类:正电荷〔同质子所带电荷〕,负电荷〔同电子所带电荷〕〔2〕量子化特性〔3〕是相对论性不变量〔4〕微观粒子所带电荷总是存在一种对称性2.电荷守恒定律:一个与外界没有电荷交换的孤立系统,无论发生什么变化,整个系统的电荷总量必定保持不变。
3.点电荷:点电荷是一个宏观*围的理想模型,在可忽略带电体自身的线度时才成立。
4.库仑定律:表示了两个电荷之间的静电相互作用,是电磁学的根本定律之一,是表示真空中两个静止的点电荷之间相互作用的规律121212301214q q F r r πε= 5.电场强度:是描述电场状况的最根本的物理量之一,反映了电场的基0F E q =6.电场强度的计算:〔1〕单个点电荷产生的电场强度,可直接利用库仑定律和电场强度的定义来求得〔2〕带电体产生的电场强度,可以根据电场的叠加原理来求解〔3〕具有一定对称性的带电体所产生的电场强度,可以根据高斯定理来求解〔4〕根据电荷的分布求电势,然后通过电势与电场强度的关系求得电场强度7.电场线:是一些虚构线,引入其目的是为了直观形象地表示电场强度的分布〔1〕电场线是这样的线:a .曲线上每点的切线方向与该点的电场强度方向一致b .曲线分布的疏密对应着电场强度的强弱,即越密越强,越疏越弱。
〔2〕电场线的性质:a .起于正电荷〔或无穷远〕,止于负电荷〔或无穷远〕。
b .不闭合,也不在没电荷的地方中断。
c .两条电场线在没有电荷的地方不会相交8. 电通量:φ=⋅⎰⎰e s E dS〔1〕电通量是一个抽象的概念,如果把它与电场线联系起来,可以把曲面S 的电通量理解为穿过曲面的电场线的条数。
〔2〕电通量是标量,有正负之分。
9.高斯定理:ε⋅=∑⎰⎰s S 01E dS i (里)q〔1〕定理中的E 是由空间所有的电荷〔包括高斯面内和面外的电荷〕共同产生。
〔2〕任何闭合曲面S 的电通量只决定于该闭合曲面所包围的电荷,而与S 以外的电荷无关10.静电场属于保守力:静电场属于保守力的充分必要条件是,电荷在电场中移动,电场力所做的功只与该电荷的始末位置有关,而与其经历的路径无关。
大学物理复习第四章知识点总结大学物理复习第四章知识点总结一.静电场:1.真空中的静电场库仑定律→电场强度→电场线→电通量→真空中的高斯定理qq⑴库仑定律公式:Fk122err适用范围:真空中静止的两个点电荷F⑵电场强度定义式:Eqo⑶电场线:是引入描述电场强度分布的曲线。
曲线上任一点的切线方向表示该点的场强方向,曲线疏密表示场强的大小。
静电场电场线性质:电场线起于正电荷或无穷远,止于负电荷或无穷远,不闭合,在没有电荷的地方不中断,任意两条电场线不相交。
⑷电通量:通过任一闭合曲面S的电通量为eSdS方向为外法线方向1EdS⑸真空中的高斯定理:eSoEdSqi1int只能适用于高度对称性的问题:球对称、轴对称、面对称应用举例:球对称:0均匀带电的球面EQ4r20(rR)(rR)均匀带电的球体Qr40R3EQ240r(rR)(rR)轴对称:无限长均匀带电线E2or0(rR)无限长均匀带电圆柱面E(rR)20r面对称:无限大均匀带电平面EE⑹安培环路定理:dl0l2o★重点:电场强度、电势的计算电场强度的计算方法:①点电荷场强公式+场强叠加原理②高斯定理电势的计算方法:①电势的定义式②点电荷电势公式+电势叠加原理电势的定义式:UAAPEdl(UP0)B电势差的定义式:UABUAUBA电势能:WpqoPP0EdlEdl(WP00)2.有导体存在时的静电场导体静电平衡条件→导体静电平衡时电荷分布→空腔导体静电平衡时电荷分布⑴导体静电平衡条件:Ⅰ.导体内部处处场强为零,即为等势体。
Ⅱ.导体表面紧邻处的电场强度垂直于导体表面,即导体表面是等势面⑵导体静电平衡时电荷分布:在导体的表面⑶空腔导体静电平衡时电荷分布:Ⅰ.空腔无电荷时的分布:只分布在导体外表面上。
Ⅱ.空腔有电荷时的分布(空腔本身不带电,内部放一个带电量为q的点电荷):静电平衡时,空腔内表面带-q电荷,空腔外表面带+q。
3.有电介质存在时的静电场⑴电场中放入相对介电常量为r电介质,电介质中的场强为:E⑵有电介质存在时的高斯定理:SDdSq0,intE0r各项同性的均匀介质D0rE⑶电容器内充满相对介电常量为r的电介质后,电容为CrC0★重点:静电场的能量计算①电容:②孤立导体的电容C4R电容器的电容公式C0QQUUU举例:平行板电容器C圆柱形电容器C4oR1R2os球形电容器CR2R1d2oLR2ln()R1Q211QUC(U)2③电容器储能公式We2C22④静电场的能量公式WewedVE2dVVV12二.静磁场:1.真空中的静磁场磁感应强度→磁感应线→磁通量→磁场的高斯定理⑴磁感应强度:大小BF方向:小磁针的N极指向的方向qvsin⑵磁感应线:是引入描述磁感应强度分布的曲线。
静电场知识点总结静电场知识点总结如下:1.电场强度:描述电场中力的性质的物理量,表示单位电荷在电场中受到的力。
点电荷场强公式:E = kQ/r^2。
2.库仑定律:描述两个点电荷之间的相互作用力的规律,公式为F = kQ1Q2/r^2。
3.电势:描述电场能的性质的物理量,表示单位正电荷在电场中具有的势能。
等势面与电场线垂直,且从高电势指向低电势。
4.电势差:描述电场中两点之间电势的差值,等于单位正电荷在这两点间移动时电场力所做的功。
公式为U = Ed。
5.电场力做功:电荷在电场中移动时,电场力对电荷做功,与移动距离和电势差有关,公式为W = qU。
6.电容:描述电容器容纳电荷本领的物理量,由电容器本身的结构决定。
公式为C = Q/U。
7.静电感应:将一个带电体靠近导体时,由于静电感应,导体靠近带电体的一端会出现异种电荷,远离的一端会出现同种电荷。
8.静电平衡状态:导体中的自由电荷受到电场力的作用,将重新分布,最终达到静电平衡状态。
此时导体内部无净电荷,导体表面是等势面。
9.静电屏蔽:将一个空腔导体置于外电场中,静电平衡时,空腔内感应电荷的电场与外电场在空腔内部相互抵消,从而使得空腔内部不受外部电场的影响。
10.高斯定理:通过闭合曲面的电通量等于该闭合曲面内所包围的电荷的代数和除以真空电容率。
公式为∮E·ds = ∑q/ε0。
这些知识点涵盖了静电场的各个方面,包括电场强度、库仑定律、电势、电势差、电场力做功、电容、静电感应、静电平衡状态、静电屏蔽和高斯定理等。
通过理解和掌握这些知识点,可以对静电场有更深入的理解。
电场中的高斯定理高斯定律(gauss' law),属物理定律。
在静电场中,穿过任一封闭曲面的电场强度通量只与封闭曲面内的电荷的代数和有关,且等于封闭曲面的电荷的代数和除以真空中的电容率。
该定律表明在闭合曲面内的电荷分布与产生的电场之间的关系。
静电场中通过任意闭合曲面(称高斯面)s 的电通量等于该闭合面内全部电荷的代数和除以真空中的电容率,与面外的电荷无关。
物理定律由于磁力线总是闭合曲线,因此任何一条进入一个闭合曲面的磁力线必定会从曲面内部出来,否则这条磁力线就不会闭合起来了。
如果对于一个闭合曲面,定义向外为正法线的指向,则进入曲面的磁通量为负,出来的磁通量为正,那么就可以得到通过一个闭合曲面的总磁通量为0。
这个规律类似于电场中的高斯定理,因此也称为高斯定理。
与静电场中的高斯定理相比较,两者有著本质上的区别。
在静电场中,由于自然界中存有着单一制的电荷,所以电场线存有起点和终点,只要闭合面内有净余的也已(或负)电荷,沿着闭合面的电通量就不等于零,即为静电场就是有源场;而在磁场中,由于自然界中没单独的磁极存有,n极和s极就是无法拆分的,磁感线都就是无头无尾的滑动线,所以通过任何闭合面的磁通量必等于零。
特别要强调两点: 1.关于电场线的方向的规定:电场线上每一点的切线方向就是该点电场的方向。
2.关于电场线的疏密的规定:电场线在某处的疏密要反映电场强度的大小,即在电场中通过某一点的电场线的数密度与该点电场强度的大小呈正相关,即: e=dn/ds,其中ds是在电场中的某一点取一个通过该点的且与电场线垂直的微分面,dn就是穿过该面ds的电场线的根数。
高斯定理来源于库仑定律,依赖场强共振原理,只有当电场线密度等同于场强悍小时场线通量就可以与场强通量等同于,并统一遵守高斯定理。
高斯面上的实际场强就是其内外所有电荷产生的场强共振而变成的合场强。
但利用高斯面所求出的场强则仅仅就是分析高斯面上场强原产时所牵涉的电荷在高斯面上产生的合场强,而不涵盖未牵涉的电荷所产生的场强。
静电场知识点总结完整版静电学是物理学的一个重要分支,研究电荷及其在空间中的分布和相互作用。
静电场是一种在电荷存在的情况下所产生的场。
本文将对静电场的概念、性质和应用进行介绍和总结。
一、静电场的概念1、电荷电荷是物质的一个基本属性,是物质所具有的一种电性。
电荷有两种类型,分别为正电荷和负电荷。
同种电荷相互之间存在排斥力,异种电荷相互之间存在引力。
2、电场电场是电荷所产生的场,描述了电荷对空间中其它电荷的作用力。
可以通过电场线来表示电场的方向和强弱。
电场线的密度表示了电场的强度,电场线的方向表示了电场的方向。
3、电场强度在某点的电场强度是一个矢量,它的大小表示单位正电荷在该点所受的力的大小,方向与该力的方向相同。
电场强度的大小与电荷的大小及距离有关,符合库伦定律。
4、电场的叠加原理在多个电荷同时存在的情况下,各电荷所产生的电场会相互叠加,得到一个合成电场。
根据叠加原理,可以分别计算各个电荷单独产生的电场,再将它们相加得到整个电场。
二、静电场的性质1、电场的超强导体中不存在电场在超导体内部,电荷会在材料内部自由移动,从而抵消外部电场的作用,因此在超导体内部不存在电场。
2、电场内的能量电场中存储有能量,这种能量是由电磁作用力产生的。
电场内的能量密度与电场的强度有关,能量密度等于电场强度的平方与介电常数的乘积。
3、静电屏蔽效应在存在电场的情况下,对电场有屏蔽作用的物质称为静电屏蔽材料。
当电场通过屏蔽材料时,材料内部的电荷会重新分布,从而产生与外部电场相反的电场,使得外部电场减弱或消失。
4、电场中的静电力静电场中的电荷之间会相互作用,产生静电力。
根据库仑定律,两个电荷之间的静电力的大小与电荷的大小及它们之间的距离的平方成反比。
5、高斯定理高斯定理是一个用于计算闭合曲面内部电场的方法。
它指出,通过对电场的积分来计算闭合曲面内部的总电通量,从而能够得到曲面内部电场的大小。
三、静电场的应用1、静电除尘静电除尘是将含尘气体通过电场时,利用气体中尘埃带电的特性,将尘埃吸附到电极上,从而将气体中的尘埃除去的一种方法。
静电场定义由静止电荷(相对于观察者静止的电荷)激发的电场。
静电场性质根据静电场的高斯定理:静电场的电场线起于正电荷或无穷远,终止于负电荷或无穷远,故静电场是有源场.从安培环路定理来说它是一个无旋场.根据环量定理,静电场中环量恒等于零,表明静电场中沿任意闭合路径移动电荷,电场力所做的功都为零,因此静电场是保守场.根据库仑定律,两个点电荷之间的作用力跟它们的电荷量的乘积成正比,和它们距离的平方成反比,作用力的方向在它们的连线上,即F=(k·q1q2)/r²;,其中q1、q2为两电荷的电荷量(不计正负性)、k为静电力常量,约为9.0e+09(牛顿·米²)/(库伦²;),r为两电荷中心点连线的距离。
注意,点电荷是不考虑其尺寸、形状和电荷分布情况的带电体。
是实际带电体的理想化模型。
当带电体的距离比它们的大小大得多时,带电体的形状和大小可以忽略不计的点电荷。
静电场的泊松方程由于静电场是无旋场,故可用标量电位φ表征静电场(见电位)。
电位与电场强度的关系是式中Q点为电位参考点,可选在无穷远处;P点为观察点。
上式的微分形式为电场强度等于电位的负梯度,即E=-墷φ在ε为常数的区域,式中墷·墷可记作墷2,在直角坐标中分别为一阶与二阶微分算符。
这样,可得电位φ所满足的微分方程称为泊松方程。
如果观察点处自由电荷密度ρ为0,则墷2φ=0称为拉普拉斯方程。
泊松方程和拉普拉斯方程描述了静电场空间分布的规律性。
可以证明,当已知ρ、ε及边界条件时,泊松方程或拉普拉斯方程的解是惟一的,可以设法求解电位φ,再求出场中各处的E。
静电场知识点一、库仑定律①元电荷:元电荷是指最小的电荷量,用e表示,大小为②库仑定律:真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,与它们的电荷量的乘积成正比,与它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上。
表达式:,其中静电力常量二、电场①电场的产生:电荷的周围存在着电场,产生电场的电荷叫做源电荷。