大学物理静电场详解
- 格式:ppt
- 大小:6.92 MB
- 文档页数:5
【大学物理】静电场在大学物理的广袤知识海洋中,静电场是一个极为重要的领域。
当我们谈到静电场,就仿佛打开了一扇通往神秘而又充满规律的物理世界的大门。
静电场,简单来说,是由静止电荷所产生的一种特殊的物理场。
它看不见、摸不着,但却能对周围的电荷产生力的作用。
想象一下,在一个平静的空间里,一个孤立的电荷静静地存在着,它的周围就会形成一个以它为中心向外扩散的静电场。
我们先从库仑定律说起。
库仑定律描述了两个静止点电荷之间的相互作用力,其大小与两个电荷的电荷量的乘积成正比,与它们之间距离的平方成反比。
这个定律是我们理解静电场的基础。
通过库仑定律,我们能够计算出两个电荷之间的作用力的大小和方向。
那静电场的性质又是怎样的呢?静电场是一个矢量场,它具有电场强度这一重要的物理量。
电场强度可以理解为单位正电荷在电场中所受到的力。
它的方向与正电荷在该点所受电场力的方向相同。
我们通过电场线来形象地描绘静电场。
电场线总是从正电荷出发,终止于负电荷或者无穷远处。
电场线的疏密程度表示电场强度的大小,电场线越密集,电场强度越大;反之,则越小。
通过观察电场线的分布,我们可以直观地了解电场的性质和特点。
再来说说静电场中的高斯定理。
高斯定理表明,通过一个闭合曲面的电通量等于这个闭合曲面所包围的电荷量除以真空中的介电常数。
这个定理在解决具有一定对称性的电场问题时非常有用。
比如,对于一个均匀带电的球体,我们可以利用高斯定理很方便地求出球内外的电场强度分布。
静电场中的另一个重要定理是环路定理。
它指出,在静电场中,电场强度沿任意闭合路径的线积分恒为零。
这意味着静电场是一种保守场,电荷在静电场中移动时,电场力所做的功与路径无关,只与电荷的起始和终止位置有关。
在实际生活中,静电场有着广泛的应用。
比如,静电复印机就是利用静电场来实现复印的。
在复印机中,硒鼓表面被充电形成静电场,然后通过光照和显影等过程,将原稿上的图像复制出来。
电容器也是静电场的一个重要应用。
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。
大学物理课件:静电场一、静电场的基本概念1.1电荷电荷是物质的一种属性,是带电粒子的基本单位。
根据电荷的性质,电荷可分为正电荷和负电荷。
自然界中,已知的电荷只有两种:电子和质子。
电子带负电,质子带正电。
电荷的量是量子化的,即电荷量总是元电荷的整数倍。
1.2静电场(1)存在势能:在静电场中,电荷之间存在电势差,电荷在电场中移动时会受到电场力的作用,从而具有势能。
(2)叠加原理:静电场中,任意位置的电场强度是由所有电荷在该点产生的电场强度的矢量和。
(3)保守性:静电场力做功与路径无关,只与初末位置有关,因此静电场是保守场。
1.3电场强度电场强度是描述电场中电荷受力大小的物理量。
电场强度E的定义为单位正电荷所受到的电场力F,即E=F/q。
电场强度是矢量,方向与正电荷所受电场力方向相同。
在国际单位制中,电场强度的单位为牛/库仑(N/C)。
二、库仑定律2.1库仑定律的表述库仑定律是描述静止电荷之间相互作用的定律。
库仑定律表明,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,与它们之间的距离的平方成反比,作用力在它们的连线上。
2.2库仑定律的数学表达式设两个点电荷的电荷量分别为q1和q2,它们之间的距离为r,则它们之间的相互作用力F可以用库仑定律表示为:F=kq1q2/r^2其中,k为库仑常数,其值为8.9910^9N·m^2/C^2。
2.3电场强度的计算根据库仑定律,可以求出单个点电荷产生的电场强度。
设一个点电荷q产生的电场强度为E,则距离该电荷r处的电场强度E 为:E=kq/r^2三、电势与电势差3.1电势电势是描述电场中某一点电荷势能的物理量。
电势的定义为单位正电荷从无穷远处移到该点时所做的功W,即V=W/q。
电势是标量,单位为伏特(V)。
3.2电势差的计算电势差是描述电场中两点间电势差异的物理量。
电势差U的定义为单位正电荷从一点移到另一点时所做的功W,即U=W/q。
电势差是标量,单位为伏特(V)。