靜電場(chǎng)電勢(shì)能PPT

1、關(guān)于靜電場(chǎng)電勢(shì)能第一張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月帶電體在外電場(chǎng)中所受的電場(chǎng)力1、點(diǎn)電荷在外電場(chǎng)中所受的電場(chǎng)力2、帶電體在外電場(chǎng)中所受的電場(chǎng)力基本原理+疊加原理問題：電場(chǎng)力作功有何特點(diǎn)？電場(chǎng)力作功與哪種能量有關(guān)？第二張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月10.4靜電場(chǎng)的環(huán)路定理 電勢(shì)能一靜電場(chǎng)力的功、點(diǎn)電荷電場(chǎng)中靜電場(chǎng)力的功E第三張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月EG靜電場(chǎng)力：靜電場(chǎng)力的功：萬有引力：萬有引力的功： 萬有引力做功與路徑無關(guān)，萬有引力是保守力！靜電場(chǎng)力做功與路徑無關(guān)，靜電場(chǎng)力是保守力！點(diǎn)電荷電場(chǎng)力作功與萬有引力作功的比較第四張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于20

2、22年6月靜電力做功的特點(diǎn)以單個(gè)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)為例baLq0點(diǎn)電荷對(duì)q0 做功與路徑無關(guān)第五張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月2任意靜電場(chǎng)力的功ab由疊加原理可知：靜電場(chǎng)力作功與路徑無關(guān)，靜電場(chǎng)力是保守力！第六張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月二、靜電場(chǎng)的環(huán)路定理即沿任一閉合路徑移動(dòng)電荷靜電場(chǎng)力所作的功為零。靜電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度的環(huán)流恒為零 沿閉合路徑一周靜電場(chǎng)力所作的功定義：靜電場(chǎng)的環(huán)流靜電場(chǎng)的環(huán)路定理的物理意義：靜電場(chǎng)是無旋場(chǎng)，其電力線是不閉合的。abcd第七張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月abG引力做功等于引力勢(shì)能的減少！靜電場(chǎng)力做功等于靜電勢(shì)能的減少！引力勢(shì)能第

3、八張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月三電勢(shì)能1、電勢(shì)能的定義靜電場(chǎng)力作的功=電勢(shì)能的減少電荷在靜電場(chǎng)中所具有的能量ab2、電勢(shì)能與電場(chǎng)力作功的關(guān)系第九張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月注意：1）只有在靜電場(chǎng)中才能引入電勢(shì)能；2）電勢(shì)能屬于電荷與靜電場(chǎng)共有，是系統(tǒng)的能量，是電荷與靜電場(chǎng)的相互作用能。ab3）電勢(shì)能的計(jì)算選定某一點(diǎn)P0為電勢(shì)能零點(diǎn)很多情況下選無限遠(yuǎn)為電勢(shì)能零點(diǎn)第十張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月該物理量與試驗(yàn)電荷q0無關(guān)，反映了電場(chǎng)自身的某種性質(zhì)。10.5 電勢(shì) 電勢(shì)差一、電勢(shì) u單位正電荷在該點(diǎn)所具有的電勢(shì)能。將單位正電荷從該點(diǎn)移到電勢(shì)能零點(diǎn)（無窮遠(yuǎn)點(diǎn)）

4、電場(chǎng)力所作的功！1、電勢(shì)的定義單位電荷在電場(chǎng)中具有的電勢(shì)能為：第十一張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月2、電勢(shì)差將單位正電荷從a移到b電場(chǎng)力所作的功靜電場(chǎng)中任意兩點(diǎn)的電勢(shì)之差意義： 3、電勢(shì)與電勢(shì)能的關(guān)系第十二張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月二、電勢(shì) u單位正電荷在該點(diǎn)所具有的電勢(shì)能。將單位正電荷從該點(diǎn)移到電勢(shì)能零點(diǎn)（無窮遠(yuǎn)點(diǎn)）電場(chǎng)力所作的功！一、電勢(shì)能電荷在靜電場(chǎng)中所具有的能量電勢(shì)能與電場(chǎng)力作功的關(guān)系復(fù) 習(xí)第十三張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月電勢(shì)差將單位正電荷從a移到b電場(chǎng)力所作的功靜電場(chǎng)中任意兩點(diǎn)的電勢(shì)之差3、電勢(shì)與電勢(shì)能的關(guān)系第十四張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作

5、于2022年6月電場(chǎng)力的功、電勢(shì)差、電勢(shì)能之間的關(guān)系討論:.2.給定電荷分布或電場(chǎng)分布E時(shí)如何計(jì)算電勢(shì)？電場(chǎng)力作正功系統(tǒng)的電勢(shì)能降低電場(chǎng)力作負(fù)功系統(tǒng)的電勢(shì)能增加第十五張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月二、點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電勢(shì)由電勢(shì)定義得：電勢(shì)的定義：似乎要計(jì)算電勢(shì)需先計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度E。需選擇一條方便的積分路線 注意：電勢(shì)能零點(diǎn)電勢(shì)零點(diǎn)選在了無限遠(yuǎn)處！第十六張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月討論 對(duì)稱性：大?。簈0 u0 ruq0 u0ru在以q為球心的同一球面上各點(diǎn)的電勢(shì)相等點(diǎn)電荷的電勢(shì)u1u2r(最小)u=0(最大)u=0第十七張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月根據(jù)電場(chǎng)疊加

6、原理，場(chǎng)中任一點(diǎn)的三、電勢(shì)疊加原理若場(chǎng)源為的點(diǎn)電荷系場(chǎng)強(qiáng)電勢(shì)點(diǎn)電荷系產(chǎn)生的電勢(shì)等于各點(diǎn)電荷單獨(dú)存在產(chǎn)生的電勢(shì)的代數(shù)和但須有共同的電勢(shì)零點(diǎn)！第十八張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 四、電勢(shì)的計(jì)算方法一：定義法應(yīng)用條件：電場(chǎng)分布可以由高斯定理簡(jiǎn)單求出方法二：疊加法基本原理+疊加原理：由點(diǎn)電荷的電勢(shì)，再由疊加原理計(jì)算任意帶電體的電勢(shì)。點(diǎn)電荷的電勢(shì)第十九張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月例1 已知正方形頂點(diǎn)有四個(gè)等量的點(diǎn)電荷r = 5cm求該過程中電勢(shì)能的增加求求將 的點(diǎn)電荷從移到O點(diǎn)電場(chǎng)力所作的功.電勢(shì)能 電場(chǎng)力作負(fù)功同號(hào)電荷相互靠近，相互作用增強(qiáng)。第二十張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作

7、于2022年6月均勻帶電圓環(huán)半徑為R，電量q 。解建立如圖坐標(biāo)系，選取電荷元 dq例2圓環(huán)軸線上一點(diǎn)的電勢(shì)求RPoxrdl 方法一：電勢(shì)疊加法點(diǎn)電荷電勢(shì):第二十一張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月積分路徑取軸向RPoxrdq 方法二：電勢(shì)定義法第二十二張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月定義法1）由高斯定理求出場(chǎng)強(qiáng)分布2）由電勢(shì)的定義PinPout例3 求均勻帶電球面電場(chǎng)中電勢(shì)的分布，已知R，q第二十三張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月均勻帶電球面電場(chǎng)中電勢(shì)的分布ORru1.均勻帶電球面球內(nèi)任意一點(diǎn)的電勢(shì)等于球表面的電勢(shì)。2.均勻帶電球面球外任意一點(diǎn)的電勢(shì)等于將電荷集中于

8、球心的點(diǎn)電荷的電勢(shì)。結(jié)論：第二十四張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月例4 求等量異號(hào)的同心帶電球面的電勢(shì)分布已知由高斯定理可以求得：由電勢(shì)定義 解: 方法一 定義法P1先求內(nèi)部任一點(diǎn)第二十五張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月P2再求中部任一點(diǎn)最后求外部任一點(diǎn)P3第二十六張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十七張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月方法二 電勢(shì)疊加法ORrVORArVRB第二十八張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月ORArVRB第二十九張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月例5 求電荷線密度為的無限長(zhǎng)帶電直線空間中的電勢(shì)分布。解: 取無窮遠(yuǎn)

9、為勢(shì)能零點(diǎn)xOPxp第三十張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月取a點(diǎn)為電勢(shì)零點(diǎn), a點(diǎn)距離帶電直線為xa(場(chǎng)中任意一點(diǎn)P 的電勢(shì)表達(dá)式最簡(jiǎn)捷)離帶電直線的距離取xOPxpaxa第三十一張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 已知電場(chǎng)強(qiáng)度E的分布可以求出電場(chǎng)中任一點(diǎn)的電勢(shì)u。問題：已知電勢(shì)u的分布可以求出電場(chǎng)中任一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E 嗎？第三十二張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月10.6 等勢(shì)面 電勢(shì)與電場(chǎng)強(qiáng)度的微分關(guān)系10.6.1 等勢(shì)面+(2)等勢(shì)面的獲得:(3)等勢(shì)面的繪制利用電勢(shì)的解析表達(dá)式: 點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的等勢(shì)面： 點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的等勢(shì)面是同心球面。(1)等勢(shì)面定義 ：由電

10、場(chǎng)中電勢(shì)相等的點(diǎn)組成的曲面規(guī)定：相鄰等勢(shì)面之間的電勢(shì)差相等實(shí)驗(yàn)測(cè)量法描繪等勢(shì)面第三十三張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月電偶極子的等勢(shì)面均勻電場(chǎng)的等勢(shì)面第三十四張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月(4) 等勢(shì)面的性質(zhì)等勢(shì)面與電場(chǎng)線處處正交令q在面上有元位移沿電場(chǎng)線移動(dòng) 沿等勢(shì)面移動(dòng)電荷，電場(chǎng)力做功為零沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低即:等勢(shì)面與電場(chǎng)線處處正交.第三十五張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 等勢(shì)面較密集的地方場(chǎng)強(qiáng)大，較稀疏的地方場(chǎng)強(qiáng)小。（后面證明之） 課堂練習(xí)：由等勢(shì)面比較a、b點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小和確定a、b點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向.已知由于a點(diǎn)比b點(diǎn)等勢(shì)面密度大, 所以可知:等勢(shì)面與電場(chǎng)線處處正交;電場(chǎng)線指向電勢(shì)降低的方向;第三十六張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月10.6.2 場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)的微分關(guān)系電勢(shì)與場(chǎng)強(qiáng)的積分關(guān)系為：電勢(shì)與場(chǎng)強(qiáng)的微分關(guān)系如何呢？數(shù)學(xué)證明法在直角坐標(biāo)系中有：所以第三十七張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月1、負(fù)號(hào)表示沿場(chǎng)強(qiáng)的方向電場(chǎng)線方向電勢(shì)是降低的； 利用場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)的微分關(guān)系，可以在已知電勢(shì)分布的情況下，通過偏微分來求得場(chǎng)強(qiáng)的分布。2、等勢(shì)面越密集處電場(chǎng)強(qiáng)度越大。第三十八張，PPT