大学物理简明教程---第5章-静电场.pptVIP

如：高压带电作业人员穿的导电纤维编织的工作服。三、有导体存在的静电场场强与电势的计算电荷守恒定律静电平衡条件分析方法：电荷分布高斯定理U例:一个半径为R的接地导体球，距球心d处有一点电荷q,求导体球上感应电荷总量dq解：q在球心产生的电势为：设球面上感应电荷总量为q/,在球心产生的电势为：因为球接地,球心电势U=0四、电介质的极化电介质通常是指不导电的绝缘物质.1.两类电介质分子无极分子：分子正、负电荷的“中心”是重合的甲烷CH4CH+H+H+H+分子电偶极矩有极分子：其正、负电荷的“中心”也不重合水分子H2OO--H+H+正电荷中心负电荷中心2.电介质的极化机制无极分子位移极化宏观效应无外场时呈电中性有外场时出现极化电荷有极分子转向极化θ宏观效应无外场时呈电中性有外场时出现极化电荷*五、极化强度和极化电荷电极化强度用来定量地描述介质的极化程度。1.定义：介质中单位体积内分子电偶极矩的矢量和为极化强度矢量这里?V?0是指宏观上够小，但微观上够大。单位：库仑/米2极化电荷也能说明电介质极化的程度。2.极化电荷与极化强度的关系:表明电力线从正电荷发出，穿出闭合曲面,所以正电荷是静电场的源头。表明有电力线穿入闭合曲面而终止于负电荷，所以负电荷是静电场的尾。四、高斯定理的应用高斯定理解题应注意:适用对象：有球、柱、平面对称的某些电荷分布解题步骤：(1)首先分析场源的对称性(2)选取一个合适的高斯面(3)由高斯定理求E(1)利用高斯定理求某些电通量例：设均匀电场和半径R为的半球面的轴平行，计算通过半球面的电通量。(2)当场源分布具有高度对称性时求场强分布步骤：1.对称性分析，确定的大小及方向分布特征2.作高斯面，计算电通量及3.利用高斯定理求解例:均匀带电球面的电场。已知R、q0R解:对称性分析具有球对称r作高斯面——球面rR电通量电量用高斯定理求解r＞RRrE0R例:均匀带电球体的电场。已知q,R解：rRr电通量电量高斯定理场强r≥Rr高斯面场强均匀带电球体电场强度分布曲线OrER例:无限长均匀带电圆柱面的电场，设单位长度圆柱面的电量为λ解:l分析场源的对称性:轴对称取一合适的高斯面：同轴圆柱面，设高为l等效于将全部电荷集中在轴线上的无限长直带电线的场。同理可得圆柱面内场强为零。r例:无限大均匀带电平面的电场解:设其电荷面密度为σ分析场源的对称性：面对称取一合适的高斯面：圆柱面，长方体。§5.3电场力的功电势一、电场力的功Edlab点电荷点电荷系电场力的功只与始末位置有关，而与路径无关，电场力为保守力，静电场为保守场。二.静电场的环流定理abcdq0沿闭合路径acbda一周电场力所作的功静电场中,电场强度沿闭合路径的线积分等于零。说明:1.静电场的环流定理说明静电场为保守场2.高斯定理说明静电场为有源场,环流定理说明静电场为无旋场(静电场的电场线不能闭合)。三.电势能b点电势能则a?b电场力的功Wa属于q0及系统试验电荷处于a点电势能注意保守力做功等于相应势能的减少所以，静电力的功=静电势能增量的负值四.电势、电势差电势差电场中任意两点的电势之差(电压)单位正电荷在该点所具有的电势能单位正电荷从该点到无穷远点(电势零)电场力所作的功a、b两点的电势差等于将单位正电荷从a点移到b时，电场力所做的功。电势定义将电荷q从a?b电场力的功注意(1)电势是相对量，电势零点的选择是任意的。(2)两点间的电势差与电势零点选择无关。(3)电势零点的选择。五.电势的计算电势计算的两种方法：1.按电势定义计算已知的场强分布点电荷电场中的电势qa以q为球心的同一球面上的点电势相等U0rq0q02.电势叠加原理根据电场叠加原理场中任一点的若场源为q1、q2??qn的点电荷系场强电势各点电荷单独存在时在该点电势的代数和点电荷系的电势有限大小连续带电体的电势例:求电偶极子电场中任一点P的电势由叠加原理其中例：计算均匀带电球面电场中的电势分布。球半径为R、总电量为q。Ra1a2解：根据高斯定理求电场的分布rRE＝0rR根据定义求电势分布设r=∞处