醫(yī)學(xué)物理-靜電場-課件

第九章靜電場第一節(jié)電場電場強(qiáng)度第二節(jié)高斯定理第三節(jié)電勢第四節(jié)電偶極子電偶層第五節(jié)靜電場中的電介質(zhì)第六節(jié)心電知識(shí)1ppt課件

自然界中只存在兩種電荷：正電荷和負(fù)電荷。電荷具有最小單元：e=1.610-19C。在自然界中,帶電體的電量都是這一最小電量e的整數(shù)倍：q=Ne

這個(gè)特性叫做電荷的量子化。電荷間有電力的相互作用：

同號(hào)電荷相斥,異號(hào)電荷相吸。電荷2ppt課件SI制一、庫侖定律第一節(jié)電場電場強(qiáng)度場源指向場點(diǎn)3ppt課件（為真空電容率也叫真空介電常數(shù)）

令庫侖定律是實(shí)驗(yàn)定律,是電學(xué)理論的基礎(chǔ).4ppt課件二、電場電場強(qiáng)度

實(shí)驗(yàn)證實(shí)了兩靜止電荷間存在相互作用的靜電力，但其相互作用是怎樣實(shí)現(xiàn)的？電荷電場電荷場是一種特殊形態(tài)的物質(zhì)實(shí)物物質(zhì)

場力的性質(zhì)能的性質(zhì)

靜電場（electrostaticfield）：與觀察者相對(duì)靜止的電荷產(chǎn)生的電場。5ppt課件（一）電場強(qiáng)度(electricfieldintensity)

單位

電場中某點(diǎn)處的電場強(qiáng)度

等于位于該點(diǎn)處的單位試驗(yàn)電荷所受的力，其方向?yàn)檎姾墒芰Ψ较颉?/p>

電荷在電場中受力

（試驗(yàn)電荷為點(diǎn)電荷、且足夠小,故對(duì)原電場幾乎無影響）：場源電荷：試驗(yàn)電荷6ppt課件1、點(diǎn)電荷電場的電場強(qiáng)度7ppt課件2、場強(qiáng)疊加原理

由力的疊加原理得所受合力

點(diǎn)電荷對(duì)的作用力為故處總電場強(qiáng)度電場強(qiáng)度的疊加原理8ppt課件

電荷連續(xù)分布情況電荷體密度點(diǎn)處電場強(qiáng)度根據(jù)帶電體上電荷的分布情況計(jì)算電場強(qiáng)度：9ppt課件電荷面密度電荷線密度10ppt課件由對(duì)稱性有解

例1正電荷均勻分布在半徑為的圓環(huán)上.計(jì)算在環(huán)的軸線上任一點(diǎn)的電場強(qiáng)度.11ppt課件12ppt課件討論（1）（點(diǎn)電荷電場強(qiáng)度）（2）（3）13ppt課件一、靜電場力所做的功

點(diǎn)電荷的電場結(jié)果:

僅與的始末位置有關(guān)，與路徑無關(guān)。第三節(jié)電勢14ppt課件

任意電荷的電場（視為點(diǎn)電荷的組合）結(jié)論：靜電場力做功與路徑無關(guān).二、靜電場的環(huán)路定理

(circuitaltheoremofelectrostaticfield)靜電場是保守場1215ppt課件三、電勢能(electricpotentialenergy)

靜電場是保守場，靜電場力是保守力。靜電場力所做的功就等于電荷電勢能增量的負(fù)值。電勢能的大小是相對(duì)的，電勢能的差是絕對(duì)的.令

試驗(yàn)電荷在電場中某點(diǎn)的電勢能，在數(shù)值上就等于把它從該點(diǎn)移到零勢能處靜電場力所作的功。16ppt課件(積分大小與無關(guān))四、電勢點(diǎn)電勢點(diǎn)電勢17ppt課件令

電勢零點(diǎn)選擇方法：有限帶電體以無窮遠(yuǎn)為電勢零點(diǎn)，實(shí)際問題中常選擇地球電勢為零。

電勢差

物理意義把單位正試驗(yàn)電荷從點(diǎn)移到無窮遠(yuǎn)時(shí)，靜電場力所作的功。18ppt課件(將單位正電荷從移到電場力作的功。)

電勢差

電勢差是絕對(duì)的，與電勢零點(diǎn)的選擇無關(guān)；電勢大小是相對(duì)的，與電勢零點(diǎn)的選擇有關(guān)。注意

靜電場力的功原子物理中能量單位

單位：伏特19ppt課件1、點(diǎn)電荷的電勢令20ppt課件2、電勢的疊加原理

點(diǎn)電荷系

電荷連續(xù)分布21ppt課件求電勢的方法

利用

若已知在積分路徑上的函數(shù)表達(dá)式，則（利用了點(diǎn)電荷電勢這一結(jié)果已選無限遠(yuǎn)處為電勢零點(diǎn)，即使用此公式的前提條件為有限大帶電體且選無限遠(yuǎn)處為電勢零點(diǎn)。）討論22ppt課件++++++++++++++例1

正電荷均勻分布在半徑為的細(xì)圓環(huán)上.求圓環(huán)軸線上距環(huán)心為處點(diǎn)的電勢.23ppt課件討論

24ppt課件

空間電勢相等的點(diǎn)連接起來所形成的面稱為等勢面。為了描述空間電勢的分布，規(guī)定任意兩相鄰等勢面間的電勢差相等。3、等勢面（電勢圖示法）

在靜電場中，電荷沿等勢面移動(dòng)時(shí)，電場力做功

在靜電場中，電場強(qiáng)度總是與等勢面垂直的，即電場線是和等勢面正交的曲線簇。25ppt課件點(diǎn)電荷的等勢面

按規(guī)定，電場中任意兩相鄰等勢面之間的電勢差相等，即等勢面的疏密程度同樣可以表示場強(qiáng)的大小。26ppt課件兩平行帶電平板的電場線和等勢面++++++++++++

27ppt課件一對(duì)等量異號(hào)點(diǎn)電荷的電場線和等勢面+28ppt課件五、電場強(qiáng)度與電勢的關(guān)系

電場中某一點(diǎn)的電場強(qiáng)度沿某一方向的分量，等于這一點(diǎn)的電勢沿該方向單位長度上電勢變化率的負(fù)值。29ppt課件方向

與相反，由高電勢處指向低電勢處大小

當(dāng)所取方向?yàn)榈葎菝娴姆ň€方向時(shí)，場強(qiáng)沿等勢面法線方向的分量為場強(qiáng)本身：為等勢面的單位法矢，方向指向電勢增大的方向。30ppt課件六、電場線和等勢面的關(guān)系1）電場線與等勢面處處正交。（等勢面上移動(dòng)電荷，電場力不做功。）2）等勢面密處電場強(qiáng)度大；等勢面疏處電場強(qiáng)度小。1）電場弱的地方電勢低；電場強(qiáng)的地方電勢高嗎？

2）的地方，嗎？

3）相等的地方，一定相等嗎？等勢面上一定相等嗎？討論31ppt課件作業(yè)：

點(diǎn)電荷、、、的電量均為，放置在一正方形的四個(gè)頂點(diǎn)上，各頂點(diǎn)距正方形中心O的距離均為。求（1）O處的場強(qiáng)與電勢（2）將一檢驗(yàn)電荷從無窮遠(yuǎn)處移到O點(diǎn)，電場力做功多少？電勢能改變了多少？32ppt課件電偶極矩（電矩）第四節(jié)電偶極子電偶層電偶極子的軸線其方向規(guī)定從負(fù)電荷指向正電荷一、電偶極子（electricdipole)的電場1、電偶極子及其電偶極矩電偶極子：指兩個(gè)相距很近的帶等量異號(hào)電荷的點(diǎn)電荷所組成的帶電系統(tǒng)。33ppt課件2、電偶極子電場中任意一點(diǎn)的電勢解34ppt課件35ppt課件3、電偶極子電場中的場強(qiáng)

電偶極子電場的場強(qiáng)分布很復(fù)雜，討論在電偶極子軸線上的場強(qiáng)分布：在電偶極子的軸線上，

場強(qiáng)大小與電矩成正比，場強(qiáng)方向與電矩方向相同。

討論在電偶極子軸線的中垂面上上的場強(qiáng)分布：36ppt課件二、電偶層（electricdoublelayer)

電偶層：指相距很近、互相平行且具有等值異號(hào)的電荷面密度的兩個(gè)帶電表面?？蓪㈦娕紝涌闯捎稍S多平行排列的電偶極子組成。

如圖：兩帶電表面間的距離，電荷面密度分別為＋和－。

在電偶層上取偶層元dS，該面元上的電量為dS，37ppt課件偶層元單獨(dú)產(chǎn)生的電場在a點(diǎn)的電勢為：

令＝表示單位面積的電偶極矩，稱為層矩。

dS

cosθ/r２為面元dS對(duì)a點(diǎn)所張立體角d，則有：

dU=kd38ppt課件

如果從a點(diǎn)看到電偶層元帶正電面，則d為正，相反為負(fù)，整個(gè)電偶層在a點(diǎn)的電勢為：如果整個(gè)電偶層的層矩都相等，則上式可寫成：對(duì)構(gòu)成閉合曲面的電偶層：（2）電偶層分布不均勻，膜外空間的電勢一般不為零。（1）電偶層均勻分布，膜外空間的電勢為零，膜內(nèi)空間的電勢為39ppt課件第六節(jié)心電知識(shí)1.心肌細(xì)胞的電偶極矩

心肌細(xì)胞受到刺激,細(xì)胞膜對(duì)離子的通透性發(fā)生改變，以及其后恢復(fù)原狀的過程中,將形成一個(gè)變化的電偶極矩,在其周圍產(chǎn)生變化電場,并引起空間電勢變化.心肌細(xì)胞是心臟組成的小單元心肌細(xì)胞處于靜息狀態(tài)時(shí)，心肌細(xì)胞處于極化狀態(tài)，對(duì)外不顯電性，外部空間各點(diǎn)的電勢為零。一、心電場40ppt課件極化不形成電偶刺激正在除極形成電偶除極結(jié)束不形成電偶正在復(fù)極形成電偶復(fù)極結(jié)束不形成電偶靜息狀態(tài)局部電性改變先除極的地方先復(fù)極電矩反向41ppt課件

心電偶（cardio-electricdipole)：心肌是由大量的心肌細(xì)胞組成，研究心臟電性質(zhì)時(shí)，可整個(gè)心臟可等效為一個(gè)電偶極子，稱之為心電偶。

心電場（cardio-electricfield）:指由心電偶在空間產(chǎn)生的電場。