第章静电场-PPT课件

03.05.2020,.,1,大学物理助学,大连理工大学物理系,PHYH,余虹,03.05.2020,.,2,7.2场强环路定理电势,电场力作功A12=？,试验电荷Q0从P1P2,沿任意路径,场强环路定理,静止点电荷场,是保守力场,所有静电场都,一、电场力的功,03.05.2020,.,3,保守力作功与路径无关，只取决于系统的始末位形。,存在由位形决定的函数WP势能函数,保守力作功以损失势能为代价。,系统电场+试验电荷在P1处的电势能,A1-2=WP1-WP2,当r22位形势能为0,二、电势能电势,1、电势能,03.05.2020,.,4,定义P1点的电势,1、单位正电荷放在P1处，系统的电势能。,2、把单位正电荷从P1处移到0电势（无限远）处，电场力所做的功。,单位：V（伏特）,静电场中任意两点P1、P2间的电势差,P2,P1,O,把单位正电荷从P1处沿任意路径移到P2处电场力做的功。,2、电势,03.05.2020,.,5,把从P1处移到P2处电场力做的功可表示为,U1U2,Q00A120,Q00A120,U1U2情况自行讨论,在静电场中释放正电荷向电势低处运动,正电荷受力方向沿电力线方向,结论：电力线指向电势减弱的方向。,讨论：,03.05.2020,.,6,1、根据定义,例题,求：点电荷电场的电势分布,Q,P,解：已知,设无限远处为0电势，则电场中距离点电荷r的P点处电势为,点电荷电场的电势分布,0,U,三、电势的计算,03.05.2020,.,7,例题2,求：均匀带电球面的电场的电势分布.,解：已知,设无限远处为0电势，则电场中距离球心rP的P点处电势为,to25,03.05.2020,.,8,求：电荷线密度为的无限长带电直线的电势分布。,解：由,分析如果仍选择无限远为电势0点，积分将趋于无限大。必须选择某一定点为电势0点通常可选地球。现在选距离线a米的P0点为电势0点。,a,P0,例题3,03.05.2020,.,9,点电荷电场的电势,P,点电荷系UP=？,根据定义,分立的点电荷系,连续分布的带电体系,Q,P,2、利用叠加原理,03.05.2020,.,10,例题4,均匀带电细棒，长L，电荷线密度，求：沿线、距离一端x0米处的电势。,解：,03.05.2020,.,11,例题5,已知：总电量Q；半径R。求：均匀带电圆环轴线上的电势分布,x,03.05.2020,.,12,1、等势面,特点,（1）沿等势面移动电荷，电场力不作功。,（2）等势面处处与电力线正交。,P1,P2,Q0E0dr0,（当规定相邻两等势面的电势差为定值）,（3）等势面稠密处电势变化快,电场强度大,电势变化快,四、场强和电势的微分关系,电势相等的空间各点所组成的面,03.05.2020,.,13,2、电势梯度,P1、P2相距很近，两处场强相等。两点间电势差,沿方向电势增量,电势沿某一方向的减少率=场强沿此方向的分量,电势梯度,沿着的方向电势空间变化率最大,+,03.05.2020,.,14,2、可有,计算电势的方法,1、点电荷场的电势及叠加原理,小结,计算场强的方法,1、点电荷场的场强及叠加原理,2、根据电势的定义,（分立）,（连续）,（分立）,（连续）,03.05.2020,.,15,已知：总电量Q；半径R。求：均匀带电圆环轴线上的场强与电势。,R,x,例题6,03.05.2020,.,16,例题6,已知：总电量Q；半径R。求：均匀带电圆环轴线上的电势与场强。,解：,x,03.05.2020,.,17,思考题下例说法对否？举例说明。,（1）场强相等的区域，电势处处相等？,（2）场强为零处，电势一定为零？,（3）电势为零处，场强一定为零？,（4）场强大处，电势一定高？,03.05.2020,.,18,一、导体静电平衡的条件,静电平衡导体各处均无电子作宏观定向运动。,（1）导体是等势体。,等势面处处与电力线正交。,（2）导体表面是等势面。,7.3静电场中的导体,03.05.2020,.,19,1、导体内部无净电荷。,2、空腔导体带电荷Q,腔内无电荷，导体的电荷只能分布在外表面。,导体的内表面电荷-q，外表面电荷Q+q,3、孤立的带电导体，外表面各处的电荷面密度与该处曲率半径成反比。,-q,+q,腔内有电荷q，,根据高斯定理,E=0,二、静电平衡导体的特性,03.05.2020,.,20,原则,1.静电平衡的条件,2.基本性质方程,3.电荷守恒定律,高斯定理,场强环路定理,三、有导体存在时静电场的计算,03.05.2020,.,21,无限大的带电平面的场中平行放置一无限大金属平板。,解:设金属板面电荷密度、,由对称性和电量守恒,导体体内任一点P场强为零,例题,求：金属板两面电荷面密度,03.05.2020,.,22,例题,两块面积均为S的金属平板靠近平行放置，一块带电Q，另一块不带电，忽略边缘效应。,解:设金属板面电荷密度、-3、4,-34,由电荷守恒定律,求：（1）金属板的电荷分布；（2）空间电场分布；（3）右板接地，再求电荷、电场分布。,03.05.2020,.,23,（2）空间电场分布,ABC,（3）右板接地,金属板表面相当于4块大带电平面,总场强,03.05.2020,.,24,已知：金属球与金属球壳同心放置，球的半径为R1、带电为q；壳的半径分别为R2、