《电磁学》教案
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一、教学目标1. 知识目标:(1)理解电磁学的基本概念,如电场、磁场、电磁感应等;(2)掌握电磁学的基本定律,如库仑定律、高斯定理、安培环路定理、法拉第电磁感应定律等;(3)了解电磁学的应用领域,如电磁波、电磁场等。
2. 能力目标:(1)培养学生运用电磁学知识解决实际问题的能力;(2)提高学生的科学思维和创新能力。
3. 情感目标:(1)激发学生对电磁学的兴趣,培养学生热爱科学、追求真理的精神;(2)培养学生团结协作、严谨求实的科学态度。
二、教学内容1. 静电场(1)库仑定律;(2)电场强度;(3)电场线;(4)电势;(5)电场力的功;(6)静电场中的导体和电介质。
2. 恒定磁场(1)毕奥-萨伐尔定律;(2)磁场强度;(3)磁感应强度;(4)安培环路定理;(5)磁通量;(6)磁场力的功。
3. 电磁感应(1)法拉第电磁感应定律;(2)电磁感应现象;(3)自感与互感;(4)楞次定律。
4. 电磁场(1)麦克斯韦电磁场理论;(2)电磁波的产生与传播;(3)电磁波的性质与应用。
三、教学方法1. 讲授法:讲解电磁学的基本概念、定律和理论;2. 讨论法:引导学生探讨电磁学在实际问题中的应用;3. 案例分析法:分析电磁学在实际工程中的应用案例;4. 实验法:通过实验验证电磁学的基本原理。
四、教学过程1. 导入新课:介绍电磁学的基本概念和意义,激发学生的学习兴趣。
2. 讲解静电场(1)介绍库仑定律,讲解点电荷的电场强度;(2)讲解电场线、电势、电场力的功等概念;(3)讲解静电场中的导体和电介质。
3. 讲解恒定磁场(1)介绍毕奥-萨伐尔定律,讲解电流元的磁场强度;(2)讲解磁场强度、磁感应强度、安培环路定理等概念;(3)讲解磁通量、磁场力的功等概念。
4. 讲解电磁感应(1)介绍法拉第电磁感应定律,讲解电磁感应现象;(2)讲解自感与互感、楞次定律等概念。
5. 讲解电磁场(1)介绍麦克斯韦电磁场理论,讲解电磁波的产生与传播;(2)讲解电磁波的性质与应用。
电磁学教案教案标题:初中电磁学教案教学目标:1. 了解电磁学的基本概念和原理;2. 掌握电磁感应和电磁感应定律;3. 理解电磁感应在日常生活中的应用;4. 培养学生的实验操作能力和科学探究精神。
教学重点:1. 电磁感应的概念和原理;2. 电磁感应定律的理解和应用;3. 电磁感应在发电机、变压器等装置中的应用。
教学难点:1. 理解电磁感应定律的推导过程;2. 掌握电磁感应在实际应用中的运用。
教学准备:1. 教学课件和多媒体设备;2. 实验器材和材料:线圈、磁铁、电池、导线等;3. 相关教材和参考资料。
教学过程:一、导入(5分钟)1. 利用多媒体展示电磁感应的现象,引发学生的兴趣和思考;2. 提问:你们在日常生活中观察到过哪些电磁感应现象?二、知识讲解(15分钟)1. 介绍电磁感应的概念和基本原理;2. 讲解电磁感应定律的内容和推导过程;3. 展示电磁感应在发电机、变压器等装置中的应用。
三、实验操作(25分钟)1. 学生分组进行电磁感应实验,使用线圈、磁铁和电池等材料;2. 引导学生观察和记录实验现象,并根据实验结果进行讨论;3. 指导学生总结电磁感应定律的实验验证过程。
四、巩固练习(15分钟)1. 分发练习题,让学生独立完成;2. 布置小组作业,要求学生运用电磁感应定律解决实际问题。
五、课堂总结(5分钟)1. 回顾本节课的重点内容和学习收获;2. 强调电磁感应在日常生活中的应用意义。
六、作业布置(5分钟)1. 布置课后作业,要求学生预习下一节课内容;2. 提醒学生按时完成小组作业。
教学辅助:1. 利用多媒体展示电磁感应的实验现象和应用场景;2. 鼓励学生参与实验操作,培养实践能力;3. 引导学生进行讨论和合作,促进彼此学习。
教学评估:1. 教师观察学生的实验操作和讨论情况;2. 批改学生的练习题和小组作业;3. 针对学生的理解情况进行个别辅导和指导。
教学延伸:1. 鼓励学生进行更多的电磁感应实验,深入探究电磁学的相关知识;2. 引导学生阅读相关科普文章和书籍,扩展对电磁学的理解。
高中物理电磁学教案
教学目标:
1. 了解电磁学的基本概念和原理。
2. 掌握电磁学中的重要公式。
3. 能够应用电磁学知识解决问题。
教学重点:
1. 电磁学的基本概念。
2. 电场和磁场的相互作用。
3. 麦克斯韦方程组。
教学难点:
1. 应用电磁学知识解决实际问题。
2. 理解麦克斯韦方程组的意义。
教学过程:
一、导入(5分钟)
老师通过提问或讲解引入电磁学的基本概念,激发学生学习的兴趣。
二、授课(30分钟)
1. 电场和磁场的基本概念和特性。
2. 应用库仑定律和洛伦兹力定律解释电场和磁场的相互作用。
3. 麦克斯韦方程组的含义和应用。
三、示范实验(15分钟)
老师进行电磁学的实验演示,让学生观察电场和磁场的产生与相互作用,并引导学生做实验记录。
四、讨论与深化(10分钟)
学生就实验中观察到的现象展开讨论,深化对电磁学知识的理解。
五、作业布置(5分钟)
布置相关习题,加深学生对电磁学知识的掌握和理解。
六、课堂小结(5分钟)
对本节课学习的重点和难点进行总结,引导学生复习和巩固教学内容。
教学评价:
1. 学生对电磁学的基本概念和原理有所了解。
2. 学生能够熟练应用电磁学知识解决问题。
3. 学生对麦克斯韦方程组的理解达到一定水平。
注意事项:
1. 教师要注重引导学生主动学习,激发学生的学习兴趣。
2. 学生要积极参与课堂教学活动,主动思考和提问。
3. 课堂教学要注重实践操作,增强学生的动手能力。
高中物理电磁学讲课教案课题:电磁学教材:高中物理教材教学目标:1. 了解电磁学的基本概念和原理;2. 理解电磁感应、洛伦兹力等重要概念;3. 能够运用电磁学知识解决相关问题。
教学重点:1. 电磁感应的概念和原理;2. 洛伦兹力的作用;3. 电磁学的应用。
教学难点:1. 电磁感应的计算方法;2. 洛伦兹力的方向判断;3. 电磁学知识在实际情况中的应用。
教学过程:一、导入(5分钟)老师用实例引导学生思考:当一个磁铁靠近一个线圈时,线圈内会产生电流。
这是如何发生的呢?这个现象和我们学习过的电磁学有什么关系?二、讲解电磁感应(15分钟)1. 介绍电磁感应的概念和原理;2. 讲解法拉第电磁感应定律;3. 计算绕线圈的感应电动势;4. 实验演示电磁感应的实验现象。
三、探讨洛伦兹力(15分钟)1. 介绍洛伦兹力的概念和作用;2. 讨论洛伦兹力的方向和大小;3. 计算洛伦兹力的大小;4. 实验观察洛伦兹力的实验现象。
四、应用实例(15分钟)老师设计一个实际情景,让学生运用所学知识解决问题。
比如,一根导体穿过磁场时会受到什么影响?如何判断洛伦兹力的方向?学生进行讨论并给出答案。
五、总结与展望(5分钟)总结本节课的内容,强化重点知识点。
展望下节课内容,引导学生进一步深入学习电磁学知识。
六、课后作业(5分钟)布置相关作业,要求学生巩固所学内容,能够独立解决相关问题,并在下节课上进行讨论。
教学结束。
备注:根据具体情况可以调整教学内容和安排,让学生在课堂上更好地掌握电磁学知识。
课时:2课时教学目标:1. 理解电磁学的基本概念和基本定律。
2. 掌握电磁场的基本性质和电磁波的传播规律。
3. 培养学生分析问题和解决问题的能力。
教学重点:1. 电磁学的基本概念和基本定律。
2. 电磁场的基本性质和电磁波的传播规律。
教学难点:1. 电磁学基本概念的理解。
2. 电磁场的基本性质和电磁波的传播规律的应用。
教学过程:第一课时:一、导入1. 介绍电磁学的基本概念和研究对象。
2. 引导学生思考电磁学在科技发展中的应用。
二、讲授新课1. 电磁学基本概念:- 电荷、电场、电势- 磁场、磁感应强度、磁通量- 电磁感应、电磁波2. 电磁学基本定律:- 库仑定律- 高斯定律- 法拉第电磁感应定律- 安培环路定理三、课堂练习1. 计算电场强度和电势差。
2. 计算磁场强度和磁通量。
四、课堂小结1. 回顾本节课所学内容。
2. 强调电磁学基本概念和基本定律的重要性。
第二课时:一、复习导入1. 回顾电磁学基本概念和基本定律。
2. 引导学生思考电磁场的基本性质和电磁波的传播规律。
二、讲授新课1. 电磁场的基本性质:- 电场线的性质- 磁场线的性质- 电磁场的叠加原理2. 电磁波的传播规律:- 电磁波的产生- 电磁波的传播速度- 电磁波的折射、反射、衍射三、课堂练习1. 分析电磁场的性质。
2. 计算电磁波的传播速度。
四、课堂小结1. 回顾本节课所学内容。
2. 强调电磁场的基本性质和电磁波的传播规律在实际应用中的重要性。
教学评价:1. 课堂参与度:观察学生课堂表现,了解学生对电磁学知识的掌握程度。
2. 课堂练习:通过课堂练习,检验学生对电磁学基本概念和基本定律的理解程度。
3. 课后作业:布置课后作业,巩固学生对电磁学知识的掌握。
课程名称:电磁学适用对象:物理、电子、通信等相关专业本科生教学目标:1. 使学生全面掌握电磁场与电磁波的基本理论、基本概念和基本规律。
2. 培养学生运用电磁学知识解决实际问题的能力。
3. 提高学生的科学素养和创新能力。
教学重点:1. 电磁场与电磁波的基本理论。
2. 电磁场方程的推导与应用。
3. 电磁波的产生、传播与特性。
教学难点:1. 电磁场方程的推导。
2. 电磁波在复杂介质中的传播。
3. 电磁波在工程中的应用。
教学内容:一、第一章:电磁场基本概念1. 电磁场的定义及性质。
2. 矢量分析。
3. 电场强度、磁场强度及电位移、磁感应强度的概念。
二、第二章:静电场1. 静电场的电荷分布。
2. 静电场方程的推导。
3. 静电场的边值问题。
三、第三章:恒定磁场1. 恒定磁场的产生。
2. 磁场强度及磁感应强度的概念。
3. 恒定磁场方程的推导。
四、第四章:电磁感应1. 电磁感应现象及法拉第电磁感应定律。
2. 电磁感应的动生电动势。
3. 电磁感应的应用。
五、第五章:时变电磁场1. 时变电磁场的产生。
2. 电磁场方程的推导。
3. 电磁波的传播。
六、第六章:平面电磁波1. 平面电磁波的基本特性。
2. 平面电磁波在均匀介质中的传播。
3. 平面电磁波在非均匀介质中的传播。
七、第七章:导行电磁波1. 导行电磁波的产生。
2. 导行电磁波的传输特性。
3. 导行电磁波的应用。
教学方法和手段:1. 采用课堂讲授、习题课、实验课等多种教学形式,提高学生的综合能力。
2. 结合多媒体教学手段,提高教学效果。
3. 引导学生参与课堂讨论,培养学生的创新思维。
教学评价:1. 平时成绩:包括课堂出勤、课堂表现、作业完成情况等。
2. 期中考试:检验学生对电磁学基本理论、基本概念和基本规律的掌握程度。
3. 期末考试:全面检验学生对电磁学的综合应用能力。
教学进度安排:第1-2周:第一章电磁场基本概念第3-4周:第二章静电场第5-6周:第三章恒定磁场第7-8周:第四章电磁感应第9-10周:第五章时变电磁场第11-12周:第六章平面电磁波第13-14周:第七章导行电磁波本教案旨在为学生提供一套系统、全面的电磁学知识体系,通过理论教学与实践相结合的方式,培养学生的实际应用能力和创新精神。
电磁学教案分享一、引言电磁学是物理学中的一个重要分支,研究电荷之间相互作用以及电磁的力和电磁波的传播规律。
本教案旨在分享电磁学的教学内容和教学方法,帮助教师们在教学中更好地引导学生学习电磁学知识,培养学生的科学思维和实验能力。
二、教学目标1. 了解电磁学的基本概念和原理;2. 掌握电荷之间相互作用和电场的概念;3. 理解电流和磁场的关系;4. 了解电磁感应的原理和应用。
三、教学内容1. 电磁学基础知识1.1 电荷和电场:讲解电荷的性质、库仑定律和电场的概念;介绍电场线和电场强度的概念及计算方法。
1.2 静电场:介绍静电场的特性、高斯定律和电势能的概念;讲解电场的能量移动和电势差的计算方法。
1.3 电场中的电荷运动:介绍电场中带电粒子的运动规律和受力情况。
2. 电流和电路2.1 电流的概念和特性:讲解电流的定义、电流强度的计算方法和电流的测量。
2.2 电阻和电阻率:介绍电阻和导体的特性,讲解欧姆定律和电阻的计算方法。
2.3 电路和电路图:介绍电路的组成和基本元件,讲解串联和并联电路的特性和计算方法。
3. 磁场和电磁感应3.1 磁场的概念和特性:讲解磁场的定义、磁感应强度的计算和磁力线的性质。
3.2 磁场中带电粒子的运动:介绍电荷在磁场中受力情况,讲解洛伦兹力的概念和计算方法。
3.3 电磁感应现象:讲解电磁感应的原理和法拉第电磁感应定律;介绍互感和自感的概念及应用。
四、教学方法1. 讲授法:通过课堂讲解、演示实验和示意图等方式,向学生传授电磁学的基本概念和原理。
2. 实验探究法:组织学生进行电场、电路和磁场的实验,引导学生发现规律、分析数据,巩固所学知识。
3. 问题导入法:提出一些具体问题或真实应用场景,激发学生的思考和兴趣,引导学生运用所学知识解决问题。
五、教学评价1. 知识检测:通过小测验或笔试等形式,检测学生对电磁学知识的掌握情况。
2. 实验报告:要求学生完成相关实验,并撰写实验报告,评估学生的实验能力和数据分析能力。
中职物理教案全套完整版一、教学内容本节课选自中职物理教材第四章《电磁学》中的第1节“磁场及其描述”。
具体内容包括磁场的定义、磁场的特点、磁感线的概念、磁场方向的规定,以及磁场强度和磁感应强度的计算。
二、教学目标1. 理解磁场的概念,掌握磁场的特点,能描述磁感线的分布和性质。
2. 学会使用安培环路定律和磁感线的概念计算磁场强度和磁感应强度。
3. 培养学生的实验操作能力和科学思维。
三、教学难点与重点重点:磁场概念、磁感线的理解、磁场强度和磁感应强度的计算。
难点:磁感线的理解,磁场强度和磁感应强度的计算。
四、教具与学具准备1. 教具:磁铁、铁钉、指南针、电流表、导线、电源、演示用磁场图。
2. 学具:笔记本、笔、计算器。
五、教学过程1. 实践情景引入:展示磁铁吸引铁钉的现象,引导学生思考磁场的存在和作用。
2. 知识讲解:(1) 磁场的定义和特点。
(2) 磁感线的概念和性质。
(3) 磁场方向的规定。
(4) 磁场强度和磁感应强度的计算。
3. 例题讲解:讲解安培环路定律的应用,计算给定电流产生的磁场强度。
4. 随堂练习:让学生根据已知条件计算磁感应强度。
5. 实验操作:分组进行实验,观察磁铁周围磁感线的分布,测量磁感应强度。
六、板书设计1. 磁场的定义、特点、磁感线。
2. 磁场方向规定、磁场强度和磁感应强度的计算公式。
3. 例题解答步骤和结果。
七、作业设计1. 作业题目:(1) 解释磁场的概念及其特点。
(2) 为什么说磁感线是从磁铁的N极出发,回到S极?(3) 根据安培环路定律,计算电流为2A的直导线在距离导线5cm处产生的磁场强度。
2. 答案:(1) 磁场是在磁体周围存在的,能对磁性物质产生磁力作用的物质。
(2) 磁感线是为了描述磁场的分布和性质,从磁铁的N极出发,回到S极的曲线。
(3) 磁场强度H=I/2πr,代入数据计算得H=0.314A/m。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思:本节课学生对磁场的概念和磁感线的理解较为困难,需要在教学中加强直观演示和引导。
电磁学笔记物理081 李庆波 08103118第一章 真空中的静电场1.物质结构理论 原子由带正电的原子核和绕核运动的带负电的电子组成 物体带电的过程 摩擦起电 ; 感应起电电量 带电体所带电荷的多少,用Q 或q 表示,单位:库仑(用C 表示)电子和质子各带电量 e =1.6×1910-库仑, 1库仑的电量相当于6.25×1810个电子或质子所带的电量电荷是量子化的 一个物体所带电荷的多少只能是电子电量eq =ne (n =0,±1,±2)“夸克”被认为带的电荷是e 的分数倍 2.电荷守恒定律大量实验表明:电荷既不能被创造,也不能被消灭,它们只能从一个物体转移到另一个物体,或从物体的一部分转移到另一部分,在任何物理过程中电荷的代数和总是守恒的,这个结论叫电荷守恒定律。
它不仅在一切宏观过程中成立,而且在一切微观过程中也是成立的,它是物理学中的普适守恒定律之一。
3.库仑定律1875年英国物理学家库仑从实验上总结出两个点电荷之间相互作用力的规律,后人称之为库仑定律,它表明真空中带电量为q 1和q 2的两个点电荷之间作用力的大小与它们所带电量q 1和q 2的乘积成正比,与它们之间的距离r 的平方成反比;作用力的方向沿着F= k rq q 221式中q 1和q 2分别表示两个点电荷的电量,r 为两个点电荷之间的距离,k 是比例系数。
在真空中k =8.99×109C mN22-,为了使表达式既能表示力的大小又能表示力的方(1)通常令 k =1/4πε。
则ε。
=1/4πk=8.85⨯1012-C 2N 1-m 2-,ε。
称之为真空的介电常数(或称为电容率)这样库仑定律的数学表达式可称F =4πε1rq q 221该式称为库仑定律的有理化形式。
F =4πε1rq q 221r 。
式中r 。
表示施力电荷指向受力电荷方向的单位矢量第二节 电场强度1. 电场电荷之间的相互作用是通过一种特殊的物质来作用的,这种特殊的物质就叫电场。
任何带电体的周围都有电场,电场的特性之一就是对处于场中的电荷有力的作用,这种力叫电场力。
2.电场强度F /q0是一个描述电场本身性质的参量,称之为电场强度,用EE =q F 它表明,电场中某点的电场强度的大小等于单位电荷在该点所受的作用力,其方向为正电荷在该点受力的方向。
在SI 单位制中,E 的单位是牛顿/库仑(即N /C)如果电场中各个点的电场强度大小和方向都相同,那么这种电场就叫匀强电场。
3.电场强度的叠加原理点电荷E =4πε12rqr 。
式中r 。
是由电场源电荷q 指向试验电荷q 0的单位矢量。
当q >0时,E 的方向与r 。
相同;当q <0时,E 的方向与r 。
相反。
点电荷系q 1,q 2,q 3,…F =∑04πε1rq q ii20riE =∑04πε1r q i i 2ri即点电荷系在某点产生的电场强度等于各个点电荷单独存在时在该点所产生的电场强度的矢量和,这个结论称为电场强度的叠加原理。
第三节 高斯定理1.电场线(1)(2)电场线起始于正电荷,终止于负电荷,有头有尾,所以静电场是有源(散)场; (3)电场线不闭合,在没有电荷的地方,任意两条电力线永不相交,所以静电场是2.电通量电通量就是垂直通过某一面积的电力线的条数,用 e φ 表示,e φ = ⎰θcos EdS = ()⎰⋅s dS E 若曲面为闭合曲面,则e φ = ()⎰⋅s dS E一般规定为:由内向外的方向为各面积元法线n 的正方向。
所以,当电力线由闭合曲面内部穿出时,0≤θ≤2/π,电通量为正; 当电力线由闭合曲面外部穿入时,2/π≤θ≤π,电通量为负; 总电通量为穿入和穿出电通量的代数和。
3.高斯定理①首先计算通过包围点电荷q 的同心球面的电通量。
如图所示,由于球面上各点大小相等,且与该点外法线同向,所以穿过半径为r 球面的电通量 e Φ= ⎰⋅dS E = ⎰00cos EdS =2044r q ππε=εq②若闭合曲面是包围点电荷q 的任意曲面,如图所示,借助立体角的概念,rdS 2cos θ =''2r dS = d Ω则 e φ=⎰⋅dS E = ⎰r qdS 2cos 41θπε=⎰Ωd q 04πε =4πεq⎰Ωd =044εππεqq =⋅e φ= 111cos dS E ⎰θ+222cos dS E ⎰θ =⎰rdS q 21110cos 4θπε + ⎰rdS q 22220cos 4θπε=∆Ω-04πεq +∆Ω04πεq = 0④若闭合曲面内有n 个点电荷,曲面外有k 个点电荷,则e φ = 11⎰⋅dS E + 22S d E ⎰⋅ + … +⎰⋅++11n n dS E +…+⎰⋅++k n k n dS E=++210(1q q ε…+)n q =∑i q 01ε由上述几例可以看出:通过任一闭合曲面的电通量等于这个闭合曲面所包围的自由电荷的代数和的0ε分之一,称作高斯定理第四节 环路定理 电势1.d A = F d l = F d l cos θ = q 0E d rA ab = ⎰b adA = ⎰b a Edr q 0=⎰b ar drqq 2004πε =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+b ar r q q 11400πε 式中r ia 和r ib 分别表示从点电荷q i 到起点a 和终点b 之距。
2.如果试验电荷在电场中经过任一闭合曲线又回到原来的位置,这样可得,电场力作的功为零,即q 0⎰⋅l dl E = 0 因为试验电荷q 0≠⎰⋅l dl E = 0这说明,静电场中场强沿任意闭合环路的线积分(称作环量)恒等于零,这个结论称为静电场的环路定理。
3.W b = dl E q ba ⋅⎰04.电势我们定义:单位正电荷在某点处所具有的电势能,称为电势,用auU a =q W a = ⎰⋅∞a dl E 在SI 单位制中,电势的单位是伏特(V),1库仑的电荷在某点具有1焦耳电势能时,该点的电势就是1在静电场中,任意两点a 和b 之间的电势之差叫电势差,也叫电压,用U ab 或ΔU0q 在aU ab = ⎰⋅∞a dl E - ⎰⋅∞b dl E = ⎰⋅ba dl e电荷0q 在aW a = q 0U A5.电势的计算(1)用叠加原理求电势U p = ⎰⋅∞p dl E = ⎰∞pdr rq 241πε=rq41πε 式中rp 是点电荷q 到P 点的距离,q >0时,Up >0,空间各点电势为正,且随r 的增大而降低,无限远处为零;反之q <0时,Ub <0,空间各点电势为负,且随r 的增大而升高,无限远处为零。
U p= ⎰⋅∞p dl E 1+ ⎰∞⋅p dl E 2+…⎰⋅∞p n dl E =o πε4111r q + o πε4122r q + …+oπε41nnr q 即 U P = ∑iir q 041πε 表明点电荷系电场中某一点的电势,等于各个点电荷单独存在时在该点电势的代数和,称为电势叠加原理。
电势是标量,所以它不像力的叠加、场强的叠加那样是矢量之和,而是标量代数之和。
U P = ⎰rdq 041πε第五节 电势与场强的微分关系1.所谓等势面,就是电势相等的点集合而成的曲面。
下图画出了正的点电荷、电偶极子和等量异号带电平行板的等势面,用图中虚线表示(图中实线为电力线)。
点电荷的等势面非常容易求得,因为U =rq 04πε,所以等势面为一组同心球面。
复杂带电体的等势面可由实验测定,但对于任何带电体所产生的静电场的等 势面都具有以下基本特征(1)沿等势面移动电荷时静电力不作功。
(2)等势面的电势沿电力线的方向降低,(3)等势面与电力线处处正交。
4)等势面密处电场强,等势面疏处电场弱。
2.电势梯度设a ,b 为电场中靠近的两点,相距为Δl ,A = ∆-θcos 0E q l()U q U U q b a ∆=-00 式中ΔU 表示a 点到blUE E l ∆∆-==θcos 表明场强在某方向上的分量等于该方向上每单位长度上电势增量的负值,负号表明场强恒指向电势降落的方向。
对于电场中某一lUE l ∂∂-= 如果取等势面U 的法线方向的单位矢量为nE = -n U ∂∂n θcos nUE l ∂∂-= 通常将这个单位长度上电势的最大增量nU∂∂n 称作电势梯度矢量,所以场强与电势的微分关系可表述为:某点电场强度就等于该点电势的负梯度,其分量E l 就等于该点电势梯度在这个方向上投影的负值。
第二章 导体和电介质中的静电场第一节 静电场中的导体1.导体的静电平衡的条件导体静电平衡条件就是导体内任意一点的场强都为零。
因为只要那一点的Ei ≠0,2.静电平衡导体的性质(1)导体内任意一点的场强都为零。
(2)导体是一个等势体,导体表面是一个等势面。
(3)导体表面的场强皆垂直于导体表面。
大小为 E =εσn (4)导体内部无电荷,电荷只分布在导体表面。
(5)对于空腔导体:若腔内无电荷,则除以上特性外,由高斯定理还可得空腔内表面上无电荷,空腔内无电场,腔内是等势区,因此空腔使腔外的电场对腔内无影响,这种作用叫静电屏蔽。
但若腔内有电荷,则腔的内表面会感应出等量异号电荷,空腔外表面则 出现与腔内电荷等量同号电荷,这样腔内电荷的电场是可以对腔外产生影响的,所以空腔导体静电屏蔽是“屏外不屏内”。
若将空腔接地,则外表面电荷与地中和,电场消失,即内外电场都被隔断,因此接地导体的静电屏蔽是“接地内外屏”。
第二节 电容和电容器1.导体的电容UQ C =电容C 在量值上等于升高单位电势时导体所带的电量。
电容的单位是法(F)及微法(μF)、皮法(pF)等(1F =1C /V)。
2.电容器实用中常把几个电容器串联或并联使用。
(1)串联时,各电容器上的电量相等,即 ===21Q Q Q …总电压等于各个电容器上电压之和,即++=21U U U … 总电容的倒数等于各个电容的倒数和,即++=21111C C C … (2)并联时,各电容器上的电压相等,即 ===21U U U … 总电量等于各个电容器上电量之和,即++=21Q Q Q … 总电容等于各个电容之和,即++=21C C C …第三节 静电场中的电介质1.对于介质极化的程度和方向,可以用极化强度矢量P 来描述,它是某点处单位体积内因极化而产生的分子电矩之和,即Vp P i∆∑=在电介质中任选一面元设P 与dS 的夹角为θ,在位移极化中正负电荷相对位移为l,则在极化过程中穿过d S 的极化电荷d q’= qn d V = nql d S cos θ= np d S i cos θ = P ∙d S由此可得 ''cos σθ==dSdq P 对于任一闭合曲面就有 -⎰=⋅'q dS P这表明,穿出任意闭合曲面的电极化强度的通量,等于这个闭合曲面所包围的极化(束缚)4.有介质的高斯定理 ()()⎰⋅-=+⎰=⋅dS P q q q dS E 001'1εε即 ⎰(0εE + P )∙d S = q 00εE + P = D称作电位移矢量,这是为了研究方便而引入的一个辅助物理量,这样便可得到更为普遍的介质中(包括真空介质)的高斯定理 ⎰D ∙d S = ∑0q它表明:穿过任意闭合曲面的电位移通量,等于这个闭合曲面内包围的自由电荷的代数和,而与极化(束缚)电荷和曲面外的自由电荷无关。