2010—Chap3 静电场和恒定电场C

第四篇 电 磁 学 第八章 静电场与稳恒电场 第九章 稳恒磁场与电磁场 的相对性 第十章 电磁感应
第十一章 电磁场和电磁波
公元前600年 古希腊泰勒斯 第一次记载电现象
1820年 奥斯特发现 电流对磁针的作用
1831年 法拉第发现 电磁感应
1865年麦克斯韦提出 电磁场理论
1905年爱因斯坦建立 狭义相对论
点电荷在外场中受的电场力 F qE
一般带电体在外场中受力 F
(q)

dF
(q)

Edq
F 1.由 E 是否能说， E 与 F 成正比，与 q0成反比？ q0
2.一总电量为Q>0的金属球，在它附近P点产生的场强 为 E0。将一点电荷q>0引入P点，测得q实际受力 F 与

i
3.电荷的量子化效应：Q=Ne
二、库仑定律
真空中两个静止的点电荷之间的作用力（静电力）， 与它们所带电量的乘积成正比，与它们之间的距离的平方 成反比，作用力沿着这两个点电荷的连线。
F21 ——电荷q1作用于电荷q2的力。
q1q2 F21 F12 k 2 r0 r 1 k 4 0
3. 连续带电体的电场
dq dE r0 4 0
E x dE x E y dE y E E x i E y j Ez k
线电荷 面电荷
1 dq E dE 2 r0 4 0 r
E z dE z
电荷元随不同的电荷分布应表达为
连续带电体
i 1
q2
E dE
r dq 0
dE
P
五、电场强度的计算
1. 点电荷的电场

1．
F 现 （2）公式： E q 场 拍 （3）方向：电场强度是矢量，规定某点电场强度的方向跟正电荷在该点所受静电力的方向相同。负电荷在电 照 场中受的静电力的方向跟该点的电场强度的方向相反。 （ 2．点电荷的电场 取 Q （1）公式： E K 2 得 r 客 以点电荷为中心，r 为半径做一球面，则球面上的个点的电场强度大小相等，E 的方向沿着半径向里（负 （2） 户 电荷）或向外（正电荷） 同 3．电场强度的叠加 意 如果场源电荷不只是一个点电荷，则电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量 ） 和。 。 4．电场线
（1）电场线是画在电场中的一条条的由方向的曲线，曲线上每点的切线方向，表示该点的电场强度的方向， 电场线不是实际存在的线，而是为了描述电场而假想的线。 （2）电场线的特点 电场线从正电荷或从无限远处出发终止于无穷远或负电荷；电场线在电场中不相交；在同一电场里，电场线
1
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2010 届高考物理专题复习精品学案――静电场
4
【命题趋向】 从近三年的高考分析来看，高考对静电场专题的考查频率很高，所占分值约为全卷的百分之 5 到 10，试题主 S 要集中在电场的力的性质、电场的能的性质以及与其他知识的综合应用。涉及电场强度、电场线、电场力、电势、 电势差、等势面、电势能、平行板电容器的电容、匀强电场、电场力做功电势能的变化，还有带电粒子在电场中 店的加速和偏转等知识。重点考查了基本概念的建立、基本规律的内涵与外延、基本规律的适用条件，以及对电场 知识跟其他相关知识的区别与联系的理解、鉴别和综合应用。 事 预计 2010 年的高考中，本专题仍是命题的热点之一，在上述考查角度的基础上，重点加强

E1t E2t
tg1 1 tg 2 2
tg1 1 tg1 1 tg 2 2 tg 2 2
例 习题 4.5 两层媒质的平板电 容器，要求各层的损耗相等，求 厚度的关系。
电磁场与电磁波
恒定电场与静电场的比拟
第4章 恒定电场
由于导电媒质内恒定电场的 基本方程与无电荷区域内电介质的静电场的基本方程在形 式上一样，边界条件也一致，故两种情况可以比拟。即可 以此一种情况的解导出另一种情况的解。
J ( E E' )
J Idl l ( E E ')dl l E 'dl l dl l S
Idl l E 'dl l S
任意时刻闭合回路中的总电动势与回路中各段电阻上的 总压降是相等的，即基尔霍夫电压定律。
电磁场与电磁波
恒定电场中的能量损耗
第4章 恒定电场
恒定电场中自由电子做定向运动形 成传导电流时，其运动过程中不断地与导体中的原子和离子 碰撞，把能量传递给原子和离子，使它们的热运动加剧，导 体温度升高，这种不可逆的能量转换被称为电流的热效应。 热效应给自由电子所带来的能量损失需要通过电源来补 偿，即电源通过恒定电场，由电场力对带电粒子做功来实现 这种能量的补偿。 dP dq E dl dI E dl J dS E dl dW F dl dq E dl dt
令漏电电流已知 I
J

p J E

P pdV
V
电磁场与电磁波
恒定电场的边界条件
第4章 恒定电场
1
1
J1
l E dl 0 J dS 0

2) 横定电场产生的原理
电解溶液中存在着一种局外电场，将正电荷从 负极板推向正极板。
两极板间还存在库仑电场，是有两极板上的电 荷激发的。
当局外电场大于库仑电场，局外电场将从负 极板推移正电荷至正极板。
若局外电场等于库仑电场，则保持平衡 。
图3-1a 蓄电池内的电场
本讲稿第三页，共四十三页
导电媒质中的恒定电场
解： 设介质内半径为R的单位长度的柱面上，流过的电流为I0
J1
I0
2R
R1 R R2
E1
I0
21R
R1 R R2
J2
I0
2R
R2 R R3
E2
I0
22R
R2 R R3
+τ
U0
R3EdRI0 2lnR R121lnR R23
R1
2
12
I0
2
212U0
lnR2 R1
1
lnR3 R2
趋於表面分布，可用电流线密度表示。
本讲稿第六页，共四十三页
3.2.3 欧姆定律的微分形式
取一电流管 IJS
电流管压降 UEl
电阻定义
R l U
S I
J E
J与E之关系
J(Eq E0)
恒定电流场与恒定电场相互依存。电流密度与电场E方向一致。 电路理论中的欧姆定律由它积分而得，即 U=RI
本讲稿第七页，共四十三页
表明 1 导体表面是一条电流线。
E 2n 0
E 1n
J 1n 1
0
D2n D1n 2E 2n
表明 2 导体与理想介质分界面上必有恒定（动态平衡
下的）面电荷分布。
E1t E2t
表明 3 电场切向分量不为零，导体非等位体，导体表面非等位面。