電磁學(xué)電場(chǎng)精品課件

1、電磁學(xué)電場(chǎng)第1頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)44分，星期五引言一、電磁學(xué)電磁學(xué)是研究物質(zhì)電磁運(yùn)動(dòng)規(guī)律及應(yīng)用的學(xué)科。具體地講，它是研究電荷、電流產(chǎn)生電場(chǎng)、磁場(chǎng)的規(guī)律；電場(chǎng)和磁場(chǎng)的相互聯(lián)系；電磁場(chǎng)對(duì)電荷、電流的作用以及電磁場(chǎng)對(duì)物質(zhì)的各種效應(yīng)。電磁運(yùn)動(dòng)是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的又一種形式；電磁學(xué)是經(jīng)典物理的重要組成部分二、電磁學(xué)歷史發(fā)展的概況原始認(rèn)識(shí)古希臘哲學(xué)家Thales琥珀（Electron）吸碎物；春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的磁石，東漢司南勺，磁石召鐵定性認(rèn)識(shí)1600年英國(guó)御醫(yī)William Gilbert的磁石論對(duì)磁石的各種基本性質(zhì)作了定性的描述，記載了大量的實(shí)驗(yàn)。Gillbert最早提出“電”一詞：Ele

2、ctriity第2頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)44分，星期五電磁實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展1660年德國(guó)蓋利克發(fā)明摩擦起電機(jī)1745年荷蘭萊頓的發(fā)明了儲(chǔ)存電的萊頓瓶。Benjamin Franklin1752年風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)，引天電到地面1785年庫(kù)侖扭稱實(shí)驗(yàn)1780年意大利Galvani發(fā)現(xiàn)動(dòng)物電1800年A.Volta發(fā)明電堆經(jīng)典電磁學(xué)的建立1785年庫(kù)侖庫(kù)侖定律高斯定理環(huán)路定理1826年歐姆歐姆定律電磁磁電1820年奧斯忒電流磁效應(yīng)畢薩定律1831年法拉第電磁感應(yīng)定律，場(chǎng)的概念電磁統(tǒng)一麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，預(yù)言光波是電磁波的一種環(huán)路定理高斯定理位移電流、渦旋電流靜電穩(wěn)恒電流第3頁(yè)，共53頁(yè)，202

3、2年，5月20日，6點(diǎn)44分，星期五第一章 真空中的靜電場(chǎng)第一節(jié) 電荷的基本性質(zhì)1、正負(fù)性2、量子性：自然界中，電荷總是以一個(gè)基本單元的整數(shù)倍出現(xiàn)，電荷的這個(gè)特性叫做電荷的量子性。3、電荷守恒：在孤立系統(tǒng)中，正負(fù)電荷的電量的代數(shù)和將保持不變。4、電荷的相對(duì)性不變：在不同的參照系中，同一帶電粒子的電量不變。正電荷負(fù)電荷同號(hào)相斥異號(hào)相吸電性力電荷相互作用5、物質(zhì)性電子是物質(zhì)構(gòu)成的基本粒子之一電荷是物質(zhì)的基本屬性靜電學(xué)：研究靜止電荷之間的相互作用的理論第4頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)44分，星期五第二節(jié) 庫(kù)侖定律一、點(diǎn)電荷模型點(diǎn)電荷是這樣一種帶電體，它本身的幾何線度比起它到其它帶電體的

4、距離要小得多，這樣帶電體的幾何形狀和電荷在其中的分布已無(wú)關(guān)緊要，可以把它抽象為一幾何點(diǎn)。二、庫(kù)侖定律點(diǎn)電荷之間的相互作用規(guī)律真空中兩點(diǎn)電荷之間的相互作用力方向沿這兩點(diǎn)電荷的連線，同號(hào)相斥，異號(hào)相吸，大小與電量的乘積成正比，與其間的距離平方成反比。第5頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)44分，星期五說(shuō)明：（1）k系數(shù)的確定CGSE（厘米克秒）制，k=1 SI制：（2）庫(kù)侖定律只適用于點(diǎn)電荷（3）點(diǎn)電荷之間的電性力滿足牛頓第三定律（4）庫(kù)侖力符合疊加原理q 電荷所受的力為第6頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)44分，星期五例1-1、已知?dú)湓又?，電子和原子核的距離r0、電子質(zhì)量m，

5、氫原子核M的質(zhì)量，萬(wàn)有引力常數(shù)G，電子電量和原子核的電量相等，試計(jì)算電子和氫原子核的靜電作用和萬(wàn)有引力作用，并比較。解：由庫(kù)侖定律得靜電力萬(wàn)有引力為故：在處理原子問(wèn)題時(shí)，可忽略萬(wàn)有引力第7頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)44分，星期五例1-2、邊長(zhǎng)為a正方形的四個(gè)頂點(diǎn)放置相同的電荷q，求其中一個(gè)電荷所受的庫(kù)侖力.xyo解：置電荷q為坐標(biāo)系原點(diǎn)第8頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)44分，星期五第三節(jié) 靜電場(chǎng)一、電場(chǎng)概念近距作用手按桌子、馬拉車接觸相互作用重力、庫(kù)侖力相互作用保持一定的距離遠(yuǎn)距作用傳遞？?jī)煞N觀點(diǎn)超距作用場(chǎng)論電荷電荷電荷電荷電場(chǎng)電場(chǎng)凡有電荷存在，其周圍就激發(fā)電場(chǎng)場(chǎng)

6、是物質(zhì)的一種形態(tài)，電荷間的作用通過(guò)電場(chǎng)傳遞。相對(duì)于觀察者靜止的電荷所產(chǎn)生的電場(chǎng)稱為靜電場(chǎng)電場(chǎng)的描述：電場(chǎng)強(qiáng)度第9頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)44分，星期五二、電場(chǎng)強(qiáng)度電量小，它對(duì)原有電場(chǎng)不會(huì)產(chǎn)生顯著影響。幾何線度小，可看著點(diǎn)電荷Q試驗(yàn)電荷在不同點(diǎn)受力大小和方向逐點(diǎn)不一，在一定點(diǎn)所受力的大小和方向卻是一定的。在某一定點(diǎn)，改變?cè)囼?yàn)電荷的電量，所受力方向不變，大小變化定義電場(chǎng)強(qiáng)度點(diǎn)電荷Q在空間給定點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為：當(dāng)試驗(yàn)電荷為一個(gè)電荷單位時(shí)，電場(chǎng)強(qiáng)度與試驗(yàn)電荷受力量值相等。即等于一個(gè)正電荷在該點(diǎn)所受力。電場(chǎng)強(qiáng)度E是客觀存在的，與試驗(yàn)電荷無(wú)關(guān)單位：NC-1試驗(yàn)電荷實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)第10頁(yè)，共53頁(yè)

7、，2022年，5月20日，6點(diǎn)44分，星期五三、場(chǎng)強(qiáng)的疊加原理兩邊同除一標(biāo)量電荷q0電場(chǎng)中任意一點(diǎn)的電場(chǎng)等于各個(gè)點(diǎn)電荷在該點(diǎn)各自產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的矢量和，這就是場(chǎng)強(qiáng)疊加原理，是電場(chǎng)的基本性質(zhì)之一。四、場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算電荷分布電場(chǎng)中各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)疊加原理（1）點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)第11頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)44分，星期五（2）、點(diǎn)電荷系的場(chǎng)強(qiáng)設(shè)電場(chǎng)有若干電荷激發(fā)第12頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)44分，星期五（3）連續(xù)分布電荷系的場(chǎng)強(qiáng)計(jì)算微觀結(jié)構(gòu)：電荷集中在一個(gè)帶電的微觀粒子上。宏觀效果電荷連續(xù)分布體積分面積分線積分電荷密度電荷元電荷元電場(chǎng)第13頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，6

8、點(diǎn)44分，星期五例1-3、如圖一對(duì)等量異號(hào)電荷，相距為l，求兩電荷中垂線和延長(zhǎng)線上點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)。xyo解：（1）求延長(zhǎng)線上點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)討論電偶極矩電偶極矩的方向?yàn)樨?fù)電荷指向正電荷第14頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)44分，星期五（2）解：中垂線上點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)根據(jù)對(duì)稱性有：討論說(shuō)明：（1）電偶極子的電場(chǎng)（2）電偶極子應(yīng)用廣泛，如原子分子物理，無(wú)線電物理中應(yīng)用極大第15頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)44分，星期五例1-4、求均勻帶電細(xì)棒中垂面上場(chǎng)強(qiáng)的分布xyopxx+dx解：設(shè)棒長(zhǎng)帶電量為q如圖建立坐標(biāo)，考察中垂面上任一點(diǎn)p，根據(jù)對(duì)稱性，帶電棒電荷在p點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)在x方向?yàn)榱?，合成的?chǎng)強(qiáng)只

9、有在y方向的分布。則電荷密度為棒上dx電荷元在P點(diǎn)所產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)為討論第16頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)44分，星期五例1-5、求均勻帶電圓環(huán)中心軸上任意點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)xyzoRdq解：已知圓環(huán)半徑R，帶電量q如圖建立坐標(biāo)系，取電荷元P電荷元在P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)整個(gè)帶電圓環(huán)在P的場(chǎng)強(qiáng)電荷分布關(guān)于x軸對(duì)稱方向?yàn)閤軸討論相當(dāng)于點(diǎn)電荷電場(chǎng)第17頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)44分，星期五例1-6、求均勻帶電圓盤的中心軸線上的場(chǎng)強(qiáng)xyzx解：設(shè)圓盤的半徑為R，帶電量為q把圓盤分成若干細(xì)圓環(huán)：利用上例結(jié)果可得電荷元整個(gè)圓盤在中心軸線上的場(chǎng)強(qiáng)為：方向?yàn)閤軸第18頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日

10、，6點(diǎn)44分，星期五討論：上述結(jié)論可推廣（1）均勻帶電環(huán)形板中心軸線上的場(chǎng)強(qiáng)R1R2（2）帶圓孔的均勻帶電無(wú)限大平板中心軸線上的場(chǎng)強(qiáng)（3）無(wú)限大帶電平板外任一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)第19頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)44分，星期五第四節(jié) 電力線和電通量描述電場(chǎng)操作定義唯象法電力線一、電力線1、概念：在電場(chǎng)中作出許多曲線，使這些曲線上每一點(diǎn)的切線方向與該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向一致。那么這樣所作出的曲線就稱為電場(chǎng)的電力線2、電力線密度為了表示電場(chǎng)中各點(diǎn)的大小分布，引入電力線密度概念。在電場(chǎng)中任一點(diǎn)取一小面元，面元方向與場(chǎng)強(qiáng)方向一致，設(shè)通過(guò)面元的電力線的根數(shù)與面元的大小之比定義為該點(diǎn)的電力線密度。該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)大小正比

11、于電力線密度。3、靜電場(chǎng)的電力線性質(zhì)電力線起自正電荷，止于負(fù)電荷任何兩條電力線都不會(huì)相交為什么？電力線的密度表示了場(chǎng)強(qiáng)的大小第20頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)44分，星期五4、幾種常見(jiàn)的電力線異號(hào)電荷點(diǎn)電荷等量異號(hào)平行板第21頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)44分，星期五二、電通量電力線電通量數(shù)學(xué)表示說(shuō)明：（1）電通量有正負(fù)（2）電通量有疊加性（3）場(chǎng)強(qiáng)和面元都是空間點(diǎn)的函數(shù)，而電通量不是。任意曲面閉合曲面第22頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)44分，星期五第五節(jié) 高斯定理場(chǎng)強(qiáng)概念庫(kù)侖定律描述帶電體場(chǎng)強(qiáng)分布電力線、電通量庫(kù)侖定律一、高斯定理點(diǎn)電荷點(diǎn)電荷系內(nèi)容：

12、真空中的靜電場(chǎng)內(nèi)，通過(guò)任意封閉面的電通量等于該封閉面包圍的所有自由電荷電量代數(shù)和的1/0倍。第23頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)44分，星期五二、說(shuō)明：（1）高斯定理表達(dá)式左邊的場(chǎng)強(qiáng)是曲面上各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)，它是由全部電荷共同產(chǎn)生的，并非只由封閉曲面內(nèi)的電荷所產(chǎn)生。（2）通過(guò)封閉曲面的總電通量只決定于它所包圍的電荷，封閉曲面外部電荷對(duì)這總電通量無(wú)貢獻(xiàn)（3）高斯定理是庫(kù)侖定律和疊加原理的結(jié)果，但高斯定理可適用于運(yùn)動(dòng)電荷的電場(chǎng)，庫(kù)侖定律只適用于靜止電荷（4）高斯定理指出靜電場(chǎng)是有源場(chǎng)高斯定理高斯積分變換定理高斯定理的微分式，指出電荷是電場(chǎng)的源第24頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)4

13、4分，星期五三、高斯定理的應(yīng)用電荷分布對(duì)稱高斯定理場(chǎng)強(qiáng)分布根據(jù)電荷分布的對(duì)稱性分析電場(chǎng)的對(duì)稱性利用高斯定理計(jì)算場(chǎng)強(qiáng)的數(shù)值例1-8、設(shè)不知道庫(kù)侖定律，試用高斯定理求點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)因?yàn)榭臻g是均勻且各向同性，故點(diǎn)電荷電場(chǎng)具有中心球?qū)ΨQ分布選擇以電荷所在點(diǎn)為球心半徑為r的高斯面S，S的電通量為：高斯面內(nèi)的電荷q高斯定理rqp在距點(diǎn)電荷r處放置一電荷庫(kù)侖定律第25頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)44分，星期五例1-9、求均勻帶電球面的電場(chǎng)分布。已知球面半徑為R，所帶電量為qo解：先求球面外一點(diǎn)P的場(chǎng)強(qiáng)球面電荷關(guān)于OP對(duì)稱，任意對(duì)稱電荷元dq在P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小相等，合電場(chǎng)方向指向OP以O(shè)為球心，OP

14、為半徑作一球面S所以S可以作為高斯面類似分析可求球面內(nèi)一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)第26頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)44分，星期五例1-9、求均勻帶電球體的電場(chǎng)分布。已知半徑為R，所帶總電量為q解：（1）球體外部場(chǎng)強(qiáng)分布均勻帶電球體可以看作由一層層同心均勻帶電球面組成（2）球體內(nèi)任一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)做半徑為r過(guò)P的的球面S為高斯面PS包圍的電荷為高斯定理rEo第27頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)44分，星期五例1-10、求無(wú)限長(zhǎng)均勻帶電直線的電場(chǎng)分布。已知線電荷密度為。PSroh解：帶電直線具有軸對(duì)稱性考察距帶電直線距離為r的一點(diǎn)P，電荷分布對(duì)于oP上下對(duì)稱。故過(guò)P點(diǎn)建立如圖的高斯面S電通量為

15、0高斯定理此結(jié)果和例1-4的結(jié)果討論一致，但計(jì)算要簡(jiǎn)便得多第28頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)44分，星期五例1-11、求無(wú)限大均勻帶電平面的電場(chǎng)分布。已知面電荷密度為。P解：考察帶電平面外一點(diǎn)P，帶電平面關(guān)于OP對(duì)稱，故建立P點(diǎn)的關(guān)于平面對(duì)稱的柱面高斯面0說(shuō)明無(wú)限大帶電平面兩側(cè)點(diǎn)電場(chǎng)為均勻電場(chǎng)例1-12、求兩個(gè)平行的無(wú)限大均勻帶電平面的電場(chǎng)分布。已知面電荷密度為。方向如圖第29頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)44分，星期五第二章 靜電場(chǎng)環(huán)路定理、電勢(shì)電荷電場(chǎng)力移動(dòng)電場(chǎng)力做功環(huán)路定理靜電場(chǎng)的基本性質(zhì)之一第一節(jié) 環(huán)路定理討論實(shí)驗(yàn)電荷在q的電場(chǎng)中從a點(diǎn)經(jīng)過(guò)任意途徑到b點(diǎn)，試驗(yàn)

16、電荷受電場(chǎng)力做功為：ab下面對(duì)電場(chǎng)力做功做具體的討論：第30頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)44分，星期五（一）電場(chǎng)力做功只決定于被移動(dòng)的電荷的起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置，與移動(dòng)路徑無(wú)關(guān)。靜電力是保守力，靜電場(chǎng)是保守場(chǎng)。（二）點(diǎn)電荷系的電場(chǎng)力對(duì)實(shí)驗(yàn)電荷做功等于各個(gè)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)力所做功的代數(shù)和（三）環(huán)路定理：在靜電場(chǎng)中，場(chǎng)強(qiáng)沿任意閉合路徑的線積分等于零ab靜電場(chǎng)是無(wú)旋場(chǎng)第31頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)44分，星期五第二節(jié) 電勢(shì)能比較保守力做功重力重力勢(shì)能電場(chǎng)力電勢(shì)能W電場(chǎng)力做功是電勢(shì)能改變的量度（一）靜電勢(shì)能是個(gè)相對(duì)量，定義參考零點(diǎn)即：電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能在數(shù)值上等于把電荷從

17、該點(diǎn)一道電勢(shì)能零點(diǎn)參考點(diǎn)位置時(shí)電場(chǎng)力所做的功（二）電勢(shì)能是試驗(yàn)電荷與靜電場(chǎng)之間的相互作用能，屬于整個(gè)系統(tǒng)（三）q0從a到b，電勢(shì)能減少q0從a到b，電勢(shì)能 增加第32頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)44分，星期五第三節(jié) 電勢(shì) 電勢(shì)差靜電場(chǎng)保守性電勢(shì)能去掉試驗(yàn)電荷電勢(shì) U電勢(shì)差說(shuō)明：（1）（2）（3）電勢(shì)單位：第33頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)44分，星期五(4)電勢(shì)的疊加原理點(diǎn)電荷系的電場(chǎng)的電勢(shì)分布計(jì)算滿足疊加原理點(diǎn)電荷系的p點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)P點(diǎn)電勢(shì)例2-1、求點(diǎn)電荷的電勢(shì)分布qp解：取無(wú)窮遠(yuǎn)處為零勢(shì)點(diǎn)。點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)為rU第34頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)44分，星期

18、五例2-2 求均勻帶電球面的電場(chǎng)中的電勢(shì)分布。已知球面半徑為R，總帶電量為qR解：（1）先求球面外一點(diǎn)的電勢(shì)因球面外的場(chǎng)強(qiáng)分布同點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)的分布，所以電勢(shì)分布也同例2-1。解：（2）先求球面內(nèi)一點(diǎn)的電勢(shì)設(shè)無(wú)窮遠(yuǎn)處為零電勢(shì)點(diǎn)oRrU電勢(shì)分布圖第35頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)44分，星期五例2-3 計(jì)算均勻帶電圓環(huán)中心軸上點(diǎn)的電勢(shì)，圓環(huán)電量為q，半徑為Ro解：取電荷元dq電荷元可以看成點(diǎn)電荷，令無(wú)窮遠(yuǎn)處為零電勢(shì)，則電荷元的在中心軸上的電勢(shì)為整個(gè)帶電圓環(huán)在中心軸上的電勢(shì)由電勢(shì)疊加得：討論x第36頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)44分，星期五例2-4兩個(gè)同心的均勻帶電球面，參

19、量如圖所示，求空間電勢(shì)分布o(jì)解：帶電體系的電場(chǎng)的電勢(shì)分布可由兩個(gè)帶電球面的電勢(shì)疊加求得令無(wú)窮遠(yuǎn)處的電勢(shì)為零，求不同空間區(qū)域的電勢(shì)分布第37頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)44分，星期五第四節(jié) 等勢(shì)面 電勢(shì)梯度一、等勢(shì)面電場(chǎng)中電勢(shì)相等的點(diǎn)所組成的曲面叫等勢(shì)面常見(jiàn)的等勢(shì)面第38頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)44分，星期五等勢(shì)面（線）的特點(diǎn)靜電場(chǎng)中沿等勢(shì)面移動(dòng)電荷時(shí)，電場(chǎng)力不做功靜電場(chǎng)中，電力線與等勢(shì)面正交，電力線的方向即場(chǎng)強(qiáng)的方向指向電勢(shì)降落的方向二、場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)的關(guān)系電場(chǎng)中，電勢(shì)沿某一方向隨距離變化率最大。此最大值為該點(diǎn)的電勢(shì)梯度第39頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，6

20、點(diǎn)44分，星期五說(shuō)明：（1）電勢(shì)梯度是矢量，它的方向是該點(diǎn)附近電勢(shì)升高最快的方向（2）公式中，負(fù)號(hào)表示場(chǎng)強(qiáng)方向與梯度方向相反，即場(chǎng)強(qiáng)指向電勢(shì)降低的方向。（3）（4）利用電勢(shì)與場(chǎng)強(qiáng)的微分關(guān)系可求在電勢(shì)已知下的場(chǎng)強(qiáng)分布第40頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)44分，星期五例2-5、已知均勻帶電圓環(huán)中心軸線上的電勢(shì)分布，求中心軸線上點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)。解：已知電勢(shì)為結(jié)果同例1-5第41頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)44分，星期五-q+q例2-6、求電偶極矩在均勻外電場(chǎng)中的電勢(shì)能解：先討論電勢(shì)能和電勢(shì)的關(guān)系電偶極子中的正負(fù)電荷在均勻場(chǎng)中的電勢(shì)能分別為：討論：偶極子方向與外電場(chǎng)一致時(shí)，電勢(shì)能最

21、低偶極子方向與外電場(chǎng)相反時(shí)，電勢(shì)能最高第42頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)44分，星期五第三章 靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體第一節(jié) 導(dǎo)體的靜電平衡靜電場(chǎng)導(dǎo)體存在電場(chǎng)、電勢(shì)重新分布導(dǎo)體上電勢(shì)相等靜電平衡一、金屬導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)帶負(fù)電的自由電子帶正電的晶格點(diǎn)陣特點(diǎn)（1）導(dǎo)體不帶電，在不受外力場(chǎng)作用下，正負(fù)電荷中和，導(dǎo)體呈中性，自由電子作微觀熱運(yùn)動(dòng)，宏觀上不表現(xiàn)出電荷運(yùn)動(dòng)（2）導(dǎo)體在外電場(chǎng)作用下，產(chǎn)生靜電感應(yīng)，最終達(dá)到靜電平衡二、靜電感應(yīng)導(dǎo)體中的電子，在外電場(chǎng)作用下，將相對(duì)于晶格點(diǎn)陣作宏觀運(yùn)動(dòng)，引起導(dǎo)體上電荷密度的重新分布三、靜電平衡導(dǎo)體內(nèi)部和表面都沒(méi)有定向的宏觀電荷移動(dòng)第43頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月

22、20日，6點(diǎn)44分，星期五四、導(dǎo)體靜電平衡的條件解釋條件1：導(dǎo)體內(nèi)沒(méi)有電荷的宏觀移動(dòng)，導(dǎo)體內(nèi)電子所受電場(chǎng)力必為零，則內(nèi)部電場(chǎng)為零。條件2：導(dǎo)體表面場(chǎng)強(qiáng)一定和導(dǎo)體表面垂直，否則場(chǎng)強(qiáng)沿表面的分量將使自由電子作表面的定向運(yùn)動(dòng)。處于靜電平衡的導(dǎo)體的電荷和電場(chǎng)的分布導(dǎo)體是個(gè)等勢(shì)體第44頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)44分，星期五五、靜電平衡的導(dǎo)體上的電荷分布（1）處于靜電平衡的導(dǎo)體，其內(nèi)部各處凈電荷為零，電荷只能分布在表面p可用高斯定理證明之S(2)處于靜電平衡的導(dǎo)體，其表面上各處的面電荷密度與當(dāng)?shù)乇砻婢o鄰處的場(chǎng)強(qiáng)的大小成正比亦可用高斯定理證明之（3）孤立導(dǎo)體處于靜電平衡時(shí)，它的表面各處的面

23、電荷密度與各處表面的曲率有關(guān)，曲率越大的地方，面電荷密度也越大尖端放電第45頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)44分，星期五第三節(jié) 靜電屏蔽靜電平衡時(shí)導(dǎo)體內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)為零技術(shù)靜電屏蔽？應(yīng)用：電子儀器電工作業(yè)第46頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)44分，星期五第四章 靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)電介質(zhì)靜電場(chǎng)電介質(zhì)極化介質(zhì)中電場(chǎng)變化第一節(jié) 電解質(zhì)對(duì)電場(chǎng)的影響Q-QQ-Q實(shí)驗(yàn)：兩平行帶電板之間的電壓可用靜電計(jì)測(cè)得，比較平行板之間充入介質(zhì)前后的電壓V情況。結(jié)果充入介質(zhì)前充入介質(zhì)后d充入介質(zhì)電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)充介質(zhì)后帶電平行板間場(chǎng)強(qiáng)發(fā)生了變化第47頁(yè)，共53頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)44分，星期五第二節(jié) 電介質(zhì)的極化一、電介質(zhì)的電機(jī)構(gòu)原子核等效電偶極子極矩為：二、電介質(zhì)的類型無(wú)極分子正負(fù)電荷重心拉開(kāi)位移極化感應(yīng)電偶極矩有極分子極矩轉(zhuǎn)向外場(chǎng)方向轉(zhuǎn)向極化電子有極分子極化（如：SO2,H2S,NH3,有機(jī)物等）無(wú)極分子極化（如：N2,