大学物理,真空中的静电场7.3 高斯定理
- 格式:ppt
- 大小:1.39 MB
- 文档页数:44


《普通物理》课程标准1. 课程基本信息课程代码:课程归口:电子信息工程技术专业适用专业:电子信息工程技术学时数:64学分:4先修课程:高等数学2. 课程性质与地位大学物理是高等院校非物理类理工科各专业学生一门重要的通识性必修基础课。
物理学是研究物质的基本结构、基本运动形式、相互作用的自然科学。
它的基本理论渗透在自然科学的各个领域,应用于生产技术的许多部门,是其他自然科学和工程技术的基础。
课程所教授的基本概念、基本理论和基本方法是构成学生科学素养的重要组成部分,是一个科学工作者和工程技术人员所必备的。
该课程在培养学生的探索精神和创新意识等方面,具有其他课程不能替代的重要作用。
3.课程的内容与要求第一部分力学.第1章质点运动学1.1质点运动的描述1.2加速度为恒矢量时的质点运动1.3圆周运动1.4相对运动基本要求:1.深入地理解质点、位移、速度和加速度等重要概念,深入理解质点的运动。
2.分析加速度为恒矢量时的质点运动方程。
3.明确圆周运动中角位移、角速度、切向加速度、法向加速度的关系。
重点与难点:1.加速度为恒矢量时质点运动方程的描写。
2.质点圆周运动的分析。
第2章动力学基本定律2.1牛顿定律2.2物理量的单位和量纲2.3几种常见的力2.4惯性参考系力学相对性原理2.5质点和质点系的动量定理2.6动量守恒定律2.7动能定理2.8保守力与非保守力势能2.9功能原理机械能守恒定律2.10完全弹性碰撞完全非弹性碰撞2.11能量守恒定律基本要求:1.清晰的理解牛顿第一定律、牛顿第二定律和牛顿第三定律。
2.熟练掌握几种常见力。
3.掌握物理量的单位和量纲。
4.理解惯性参考系和力学相对性原理,能列举出牛顿定律应用的例子。
5.掌握质点和质点系的动量定理。
6.熟练掌握动量守恒定律和动能定理。
7.掌握功能原理和机械能守恒定律。
8.清晰分辩出完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞重点与难点:1.牛顿三定律的应用。
2.参考系的选择。
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02qq kr 0F r 其中,0r 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0q =E F ,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。
0q 为正时,E 和电场力F 同方向,0q 为负时,E 的方向和F 方向相反。
(1)E 反映电场的客观性质,E 与试验电荷0q 的大小,电荷正负无关,也与0q 的存在与否无关。
(2)E 是一个矢量,一般地说,电场空间不同点处的场强不同,即()r =E E 。
真空中静电场的高斯定理表达式
高斯定理(Gauss' Law)是一种在物理学中用来描述电磁场和电势场分布相互关系的理论性原理。
在真空中,根据高斯定理,电荷的静电场分布满足以下条件:
首先,静电场从电荷衰减到空间无穷远处,其分布具有反正切特性,即电势
V=q/4pi∊₀r,其中q为电荷,4πε₀为真空介电常数,r为电荷与场点的距离。
其次,对于有一个定向的电荷,电荷的静电势随距离的改变而改变:r正方向上的集流总量等于空间负区域上的电荷的正向集流量的总和;r负方向上的集流量总和等于正向电荷的负集流量总和。
也就是说,电势等效分布称为电荷的集流面,它具有封闭的面形,从电荷中出发,沿着斯特兰奇-平流线或几何线路循环,恢复到电荷本身。
最后,由于负集流等效于正集流,因此总集流量的总和为零。
由此可知,静电场的分布满足“积分等积准则”,即在电磁场的体积内,曲面的电势等效分布与电荷分布相等。
几十年来,高斯定理以其准确方便的计算过程和深刻精辟的理论正确性,为研究电磁场特性提供了有效的分析工具,在数学物理、电化学以及信息科学等领域都得到了广泛阐释与应用。
因而,被公认为是影响世界各个领域物理学研究的伟大原理之一,被教育作为研究领域的重要组成部分,在学校的物理课程中,受到广大学生的认可与喜爱,有助于学生培养独立思考的能力,增强学习的信心与热情。
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。