大学物理17电势电势能.ppt

1 1 均匀带电球壳 2 无限长均匀带电线 3 无限大均匀带电平面 高斯定理 2 电场的描述 电场强度 电势 7 4静电场的环路定理电势 3 q 静电场力是保守力 静电场是保守场 静电场力的功只与始末位置有关 与路径无关 一 静电场力作功 4 静电场力是保守力 在静电场中 场强沿任意闭合路径的线积分等于零 静电场的基本方程 静电场的环流 0 无旋场 二 静电场的环路定理 5 1 电势能 保守力的功 其势能增量的负值 若b点为势能零点 q在a点的电势能等于将q从a 势能零点电场力所做的功 一般取无穷远处为势能零点 点电荷Q的静电场力的功 点电荷Q的静电场中各点的电势能 a点电势能 三 电势 6 与的性质有关 说明 电势能 1 电势能的大小取决于势能零点的选择 2 电势能属于整个系统 而不能说属于电荷q 场和外电荷 能否能用电势能Wa来表示a点电场的性质呢 提问 7 2 电势 实验发现 固定场点a 变 也随之变化 但 1 定义 a点电势 Wa 单位正电荷在a点的电势能 将单位正电荷从a点移到势能零点电场力所做的功 2 电势的单位 SI制 单位V 伏特 a点的电势 8 2 电势的大小取决于势能零点的选择 说明 电势 有限带电体 无限大带电体 1 电势是标量 或研究电路问题时 取大地 仪器外壳等 无穷远处为势能零点 有限远处为势能零点 理论计算 实际应用 3 区分电势和电势能 电势 只与场的性质有关 电势能 与场和外电荷的性质都有关 两者的联系 电势能 9 3 电势差 电压 1 定义 任意两点电势之差 2 电势差的单位 V 伏特 一个电荷系的电场中任一点的电势等于每一个点电荷单独存在时在该点所产生的电势的代数和 方法一 利用点电荷电势公式和电势迭加原理 2 点电荷场电势公式 1 电势迭加原理 三 电势的计算 重点 10 求点电荷场电势公式 求 p点的电势 结果与积分路径无关 解 球对称 由上式可知 正电荷产生的电势为正 负电荷产生的电势为负 对吗 11 12 例计算电量为Q的带电球面球心的电势 在球面上任取一电荷元dq 电荷元在球心的电势为 解 用迭加原理 球面上电荷在球心的总电势 13 计算电势的两种方法 方法一 利用电势迭加原理和点电荷电势公式 方法二 电势定义法 1 先求出电场分布 2 再求空间任意点的电势 积分路径的选取 场强积分 14 均匀带电球面电场的分布为 解 用电势定义法 例计算均匀带电球面的电势 取无穷远处为势能零点 15 图示 16 例 无限长共轴直圆筒 半径为R1 R2 均匀带正电 单位长度电量分别为 1 2 设外筒电势为0 求各区域内的电势分布 以及两筒间的电势差 解 用电势定义法 先求场强 当r R1时 E1 0 当R1 r R2时 当r R2时 然后用线积分求电势分布 17 当r R1时 因积分路径上场强表示各段不同 需分段积分 即 当R1 r R2时 当r R2时 筒间电势差即r R1处的电势 18 例 求平行板电容器两板间的电势差 解 电势定义法平行板电容器内部的场强为 两板间的电势差 积分路径 19 例 求均匀带电圆环轴线上一点电势 解 法一 用迭加原理 在圆环上任取dl 带电量 电荷元dq在p点的电势为