華水大學(xué)物理ppt課件

1、9-4 電場(chǎng)強(qiáng)度通量 高斯定理,一、電場(chǎng)線 electric field line,描述電場(chǎng)分布情況的曲線。,1. 電場(chǎng)線：, 曲線上每一點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度E方向, 曲線的疏密表示該點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng)E的大小。即：垂直通過(guò)單位面積的電場(chǎng)線條數(shù)，在數(shù)值上就等于該點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度的大小。,電場(chǎng)線密度,1,點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線,2. 幾種典型電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布圖形,2,一對(duì)等量異號(hào)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線,3,一對(duì)等量正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線,4,一對(duì)不等量異號(hào)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線,5,帶電平行板電容器的電場(chǎng)線,3. 電場(chǎng)線的性質(zhì)：,(2) 起于正電荷，止于負(fù)電荷，不會(huì)在無(wú)電荷處中斷，也不 會(huì)自行構(gòu)成閉合曲線。,(3) 任意兩條電場(chǎng)線

2、在無(wú)電荷處不會(huì)相交。,6,二、電場(chǎng)通量 (electric flux) e,1. e 的定義,2. e 的計(jì)算,(1) 均勻電場(chǎng)中通過(guò)任一平面的電通量,垂直平面,與平面夾 角,通過(guò)電場(chǎng)中任一曲面的電場(chǎng)線總數(shù)定義為通過(guò)該面的電通量。,7,(2) 非均勻電場(chǎng)中通過(guò)任意曲面的電通量, S為封閉曲面,穿出,穿入,相切,8,1. 求均勻電場(chǎng)中一半球面的電通量。,課堂練習(xí),9,三、高斯定理 Gauss theorem,高斯定理討論的是:,封閉曲面的電通量與該曲面內(nèi)包圍的電荷之間的關(guān)系,1、點(diǎn)電荷的情況,1) 通過(guò)以點(diǎn)電荷為球心, 半徑為R的球面的電通量,10,2) 點(diǎn)電荷不位于球面的中心,3) 任意形狀封

3、閉曲面,4) 點(diǎn)電荷位于封閉曲面外,11,若場(chǎng)源為點(diǎn)電荷系，其中n個(gè)點(diǎn)電荷在S內(nèi)，m個(gè)點(diǎn)電荷在S外,2、點(diǎn)電荷系的情況,12,3、靜電場(chǎng)的高斯定理 Gauss theorem,(4) 反映了靜電場(chǎng)是“有源場(chǎng)”,(1) 不僅適用靜電場(chǎng)，也適用變化的電場(chǎng)。,(2) 高斯面上的電場(chǎng)強(qiáng)度為所有內(nèi)外電荷的總電場(chǎng)強(qiáng)度,(3) 僅高斯面內(nèi)的電荷對(duì)高斯面的電場(chǎng)強(qiáng)度通量有貢獻(xiàn),在真空中的靜電場(chǎng)內(nèi)，通過(guò)任一閉合曲面的電通量等于這閉合曲面所包圍的電荷量的代數(shù)和除以 0,討論,13,在點(diǎn)電荷 +q 和 - q 的靜電場(chǎng)中，做如下的四個(gè)閉合面求通 過(guò)各閉合面 的電通量 .,將 從 移到,點(diǎn) 電場(chǎng)強(qiáng)度是否變化？ 穿過(guò)高斯

4、面 的 有否變化？,14,四、高斯定理的應(yīng)用,電荷的分布具有某種對(duì)稱性的情況下利用高斯定理求解 較為方便,15,其步驟為： （1）對(duì)稱性分析； （2）根據(jù)對(duì)稱性選擇合適的高斯面；,（3）應(yīng)用高斯定理計(jì)算.,大?。洪]合面通過(guò)待求場(chǎng)點(diǎn)，且包圍部分或者全部電荷,形狀：由場(chǎng)的對(duì)稱性決定（曲面上各部分要么與場(chǎng)強(qiáng) E平行，要么與場(chǎng)強(qiáng)E垂直，且與E垂直的那部 分曲面上各點(diǎn)E相等）。,則,16,例1. 求電量為q、半徑為R的均勻帶電球體的場(chǎng)強(qiáng)分布。,(1) 分析對(duì)稱性：E沿徑向。,(2) 取高斯面：球面。,(3) 計(jì)算通量、場(chǎng)強(qiáng),E內(nèi)= 0,17,例2. 求無(wú)限大帶電平面(均勻帶電+ )的場(chǎng)強(qiáng)。,(1) 分析

5、對(duì)稱性：E垂直帶電平面。,(2) 取高斯面：柱面。,(3) 計(jì)算通量、場(chǎng)強(qiáng),18,討 論,19,例3 無(wú)限長(zhǎng)均勻帶電直線的電場(chǎng)強(qiáng)度,選取閉合的柱形高斯面,無(wú)限長(zhǎng)均勻帶電直線，單位長(zhǎng)度上的電荷，即電荷線密度為 ，求距直線為 r 處的電場(chǎng)強(qiáng)度.,解:對(duì)稱性分析：軸對(duì)稱,有限長(zhǎng)帶電柱體能不能用高斯定理求場(chǎng)強(qiáng)？,非均勻帶電柱面能不能用高斯定理求場(chǎng)強(qiáng)？,無(wú)限長(zhǎng)帶電柱體是否仍可用高斯定理求場(chǎng)強(qiáng)？,20,例4.兩同心均勻帶電球面，半徑分別為R1和R2，帶電量分別為+q1和-q2，求其電場(chǎng)強(qiáng)度分布。,解: 場(chǎng)強(qiáng)分布球?qū)ΨQ，由高斯定理求解,21,重點(diǎn)和難點(diǎn)：, 正確理解高斯定理, 高斯定理的應(yīng)用,22,關(guān)于高斯定理應(yīng)用的幾點(diǎn)說(shuō)明,（1）高斯定理是反映靜電場(chǎng)性質(zhì)的基本定理是普遍成立的，然而，用高斯定理計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度，只限于具有對(duì)稱性的電場(chǎng)（為什么？）,（2）分析電場(chǎng)分布和取合適的高斯面是應(yīng)用高斯定理計(jì)算電場(chǎng)的關(guān)鍵