高二物理競賽電場強(qiáng)度通量 高斯定理課件

1一電場線(1)

切線方向?yàn)殡妶鰪?qiáng)度方向1

規(guī)定2特點(diǎn)(1)始于正電荷或無窮遠(yuǎn)，止于負(fù)電荷，非閉合線，也不在無電荷外中斷.典型電場的電場線分布圖形(2)疏密表示電場強(qiáng)度的大小(2)任何兩條電場線不相交.2幾種電荷的線分布的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：單個點(diǎn)電極3正負(fù)點(diǎn)電極4兩個同號的點(diǎn)電極5單個帶電平板電極6分別帶正負(fù)電的平行平板電極7帶異號電荷的點(diǎn)電極和平板電極8“怒發(fā)沖冠”9二電場強(qiáng)度通量(電通量)通過電場中某個面的電場線數(shù)1定義2表述

勻強(qiáng)電場，垂直平面時.10二電場強(qiáng)度通量通過電場中某個面的電場線數(shù)1定義2表述

勻強(qiáng)電場，與平面夾角.11

非勻強(qiáng)電場&曲面S

12

非均勻電場，閉合曲面S.“穿出”“穿進(jìn)”13

例1三棱柱體放置在如圖所示的勻強(qiáng)電場中.求通過此三棱柱體的電場強(qiáng)度通量.解S1S214S1S215高斯定理是反映靜電場性質(zhì)的一個基本定理。一.問題的提出：由①進(jìn)一步認(rèn)清靜電場的性質(zhì)；②便于電場的求解；③解決由場強(qiáng)求電荷分布的問題。為何還要引入高斯定理？原則上，任何電荷分布的電場強(qiáng)度都可以求出，目的：16在點(diǎn)電荷q的電場中，通過求電通量導(dǎo)出.三高斯定理1

高斯定理的導(dǎo)出高斯定理庫侖定律電場強(qiáng)度疊加原理高斯高斯(C.F.Gauss17771855）

德國數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家和物理學(xué)家，有“數(shù)學(xué)王子”美稱，他與韋伯制成了第一臺有線電報(bào)機(jī)和建立了地磁觀測臺，高斯還創(chuàng)立了電磁量的絕對單位制.18

點(diǎn)電荷位于球面中心+19

點(diǎn)電荷在任意閉合曲面內(nèi)+20+

點(diǎn)電荷在任意閉合曲面外動畫21

點(diǎn)電荷系的電場22在真空中靜電場，穿過任一閉合曲面的電場強(qiáng)度通量，等于該曲面所包圍的所有電荷的代數(shù)和除以.2高斯定理高斯面歸納總結(jié)：233高斯定理的討論(1)高斯面：閉合曲面.(2)電場強(qiáng)度：所有電荷的總電場強(qiáng)度.(3)電通量：穿出為正，穿進(jìn)為負(fù).(4)

僅面內(nèi)電荷對電通量有貢獻(xiàn).(5)

靜電場：有源場.24四高斯定理應(yīng)用舉例用高斯定理求電場強(qiáng)度的一般步驟為

對稱性分析；根據(jù)對稱性選擇合適的高斯面；應(yīng)用高斯定理計(jì)算.25將上面結(jié)果推廣至任意連續(xù)電荷分布四.幾點(diǎn)說明1.高斯定理是平方反比定律的必然結(jié)果；2.由的值決定，與分布無關(guān)；3.是總場強(qiáng)，它由q內(nèi)

和q外共同決定；4.高斯面為幾何面，q內(nèi)和q外總能分清；5.高斯定理也適用于變化電場；VdvS26分析:例1求：電荷面密度為

的無限大均勻帶電平面的場強(qiáng)分布由對稱性可知與帶電面垂直27解：選擇高斯面——與平面正交對稱的柱面?zhèn)让娴酌媲?/p>

大小相等；2829無限大帶電平面的電場疊加問題30R例2求電量為Q、半徑為R的均勻帶電球面的場強(qiáng)分布電荷分布具有球?qū)ΨQ性電場分布具有球?qū)ΨQ性分析:dSdSp31Q例2-1

設(shè)有一半徑為R

,均勻帶電Q的球面.求球面內(nèi)外任意點(diǎn)的電場強(qiáng)度.對稱性分析：電場強(qiáng)度分布具有球?qū)ΨQ解高斯面：半徑為同心球面

(1)R高斯面：半徑為同心球面高斯面：半徑為同心球面高斯面：半徑為同心球面高斯面：半徑為同心球面高斯面：半徑為同心球面高斯面：半徑為同心球面高斯面：半徑為同心球面32

(2)Q33例2-2求：電量為Q

,半徑為R

的均勻帶電球體的場強(qiáng)分布

解：

選擇高斯面——同心球面1.球面外(r>R)2.球面內(nèi)(r<R)340ERrR35例3

求電荷線密度為的無限長均勻帶電直線的場強(qiáng)分布(a)過空間任意一點(diǎn)的電力線都與帶電直線垂直且相交(b)到帶電直線距離相等的各點(diǎn)的場強(qiáng)的大小相等分析:QPO36解：選擇高斯面——同軸柱面?zhèn)让?且同一側(cè)面上E大小相等lR371）需通過待求的區(qū)域；小結(jié)應(yīng)用高斯定理求場強(qiáng)的要點(diǎn)：適用對象：有球、柱、平面對稱的某些電荷分布。方法要點(diǎn)：（1）分析的對稱性；（2）選取高斯面的原則：2）在S上待求處，且等大，使得其余處必須有38正點(diǎn)電荷與負(fù)點(diǎn)電荷的電場線一對等量異號點(diǎn)電荷的電場線一對不等量異號點(diǎn)電荷的電場線帶電平行板電容器的電場線一對等量正點(diǎn)電荷的電場線典型電場的電場線分布圖形39+正點(diǎn)電荷與負(fù)點(diǎn)電荷的電場線-40一對等量正點(diǎn)電荷的電場線++41-+一對等量異號點(diǎn)電荷