赵凯华电磁学及课后习题答案PPT课件.ppt

第一章静电场 1 1静电场的基本现象和基本规律 2 一 电荷 3 电荷守恒定律 该定律的要点 电荷守恒定律对宏观过程和微观过程均适用 4 真空库仑定律 二 真空中的库仑定律 5 续库仑定律 6 2电场电场强度 7 第二节 8 电场强度 二 电场强度 9 点电荷的场强 10 点电荷系场强 场强叠加原理及其应用 一 分立点电荷系的场强 11 电偶极子场强 电偶极子的场强 12 带电体的场强 二 连续分布电荷的场强 13 带电直线场强 均匀带电直线的场强 14 续16 15 续17 16 带电平面场强 无限大均匀带电平面的场强 s 带电线元场强的积分 带电平面的场强 17 续19 18 两个常用公式 注意前述两个推导结果 19 带电圆环场强 均匀带电圆环轴上点的场强 20 续22 21 带电圆盘场强 均匀带电薄圆盘轴上点的场强 22 带电球面场强 均匀带电球面的场强 23 续25 Q 24 3高斯定理 25 矢量场 温度T温度分布 温度场 标量场 流速v流速分布 流速场 矢量场 流线 电力线流量 电通量 26 流速场 有源 或汇 有旋 两者兼而有之 27 立体角 28 电场线 29 电通量 30 续28 31 凡例 32 特例引入下节 33 高斯定理 高斯定理将给出更普遍的表述 三 高斯定理 34 续32 三 高斯定理 35 续33 续28 36 从Gauss定理看电场线的性质 电场线疏的地方场强小 密的地方场强大 电场线起始于正电荷或无穷远 止于负电荷或无穷远 37 应用 直线 四 应用高斯定理求场强 38 应用 平面 本题 39 34推广 40 应用 球面 41 续41 42 应用 球体 43 比较结果 44 4电势及其梯度 45 静电保守力 q c r 试验电荷 46 续45 L 47 点电荷系 48 续47 L 在点电荷系的电场中 试验电荷沿任意闭合路线 绕行一周 合电场力所做 的功为零 连续带电体的 静电场也有相同的性质 49 保守力小结 由于沿任一闭合回路做功为零的力称为保守力 故 50 环路定理 二 静电场的环路定理 故 51 电势能 三 电势能 52 续51 53 点电荷例 54 电势 55 电势差 二 电势差 56 叠加原理 电势叠加原理 57 续56 58 简例 59 2020 1 9 60 电势计算法 电势的两种常用计算方法 61 带电环双例 62 带电薄圆盘 63 带电薄球壳 64 带电平行线 65 带电平行板 66 同轴带电柱 67 同轴带电环 用电势定义法求一对均匀带等量异号电荷等半径共轴圆环圆心间的电势差 x 0 R X R q q a I a x q R 2 x E 68 等势面 等势面 69 点电荷势场 70 电偶极势场 71 电容器势场 72 电导块势场 73 综合势场图 74 场势微分式 场强与电势的微分关系 75 续78 76 电势梯度 77 由V求E例题 78 5静电场中的导体 79 导体静电感应 一 导体的静电平衡 导体内有大量自由电子 80 导体静电平衡 导体内有大量自由电子 一 导体的静电平衡 81 静电平衡条件 导体达到静电平衡的条件是 82 实心导体 二 静电平衡时导体上的电荷分布 83 空腔无荷导体 84 空腔有荷导体 Q 85 静电屏蔽 86 平衡导体近场 四 静电平衡状态下导体表面附近的场强 不论自身是否带电 不论外部电荷的电场如何复杂 一旦静电平衡 某导体 87 近场公式证明 证明 88 凡例 89 7电容和电容器 90 电容 一 孤立导体的电容 91 92 孤立导体电容 93 电容器电容 二 电容器的电容 94 平行板电容器 95 圆柱形电容器 96 例题2 半径都是a的两根平行长直导线相距为d d a 求单位长度的电容 解 设导线表面单位长度带电 单位长度的电容 两线间任意P点的场强 x o x 特殊电容器电容求解 电容器电容求解 97 例题3 一电容器两极板都是边长为a的正方形金属平板 但两板不严格平行有一夹角 证明 当时 该电容器的电容为 忽略边缘效应 证明 整体不是平行板电容器 但在小块面积adx上 可认为是平行板电容器 其电容为 b xsin 电容器电容求解 98 证毕 b xsin 电容器电容求解 99 2 在电路中 一个电容器的电容量或耐压能力不够时 可采用多个电容连接 如增大电容 可将多个电容并联 若增强耐压 可将多个电容串联 耐压强度 但是电容减小 C的大小 耐压能力 1 衡量一个实际的电容器的性能主要指标 电容器的串并联 电容器电容求解 100 电容器的能量 K 电容器带电时具有能量 实验如下 将K倒向a端 电容充电 再将K到向b端 灯泡发出一次强的闪光 能量从哪里来 电容器释放 问题 当电容器带有电量Q 相应的电压为U时 所具有的能量W 电容器的电场能 101 这些能量存在何处 电场的能量 以平行板电容器为例 能量储存在电场中 电场能量密度 单位体积内所储存电场能量 电容器的电场能 102 例题4 求一圆柱形电容器的储能W 解 设电容器极板半径分别为R1 R2带电线密度分别为 则两极板间的电场为 E 求C的另一方法 电容器的电场能 103 9恒定电流场 104 引言 习惯上用正电荷从高电势向低电势移动的方向定为电流的流向 105 第一节电流密度 106 例题 107 微分式欧姆定律 微分形式的欧姆定律 108 第二节恒定电流 一 电流的连续性方程 109 恒定电流 二 恒定电流 110 恒定电场 三 恒定电场 111 性质比较 112 例 已知 求 113 电动势 四 电动势 1 只靠静电力不能维持恒定电流 独立的带电电容器 只在静电力作用下通