大学物理 第五章 静电场(二).ppt

《大学物理 第五章 静电场(二).ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、大学物理学电子教案静电场的性质与计算电场线电场强度通量高斯定律高斯定律应用举例(1)在电场中某一点的场强定义为E=F/q0,若该点没有试验电荷,那么该点的场强如何?如果电荷在电场中某点受的电场力很大,该点的电场强度是否一定很大?答:电场强度是反映电场本身性质的物理量,与场点有没有电荷没有关系.如果F很大,由于E与F和q0比值有关系,E也不一定很大。（2）根据点电荷的场强公式,从形式上看，当所考察的场点和点电荷q的距离r→0时，则按上列公式E→∞，但这是没有物理意义的，对这个问题你如何解释？答：当带电体q的线度远远小于带电体与所考察

2、点的距离r时，带电体才可抽象为点电荷，所考察点的场强才可以用点电荷场强公式计算。当r→0时，带电体本身的线度不能忽略，上述点电荷公式已失败，不能推论E→∞。复习§5-4电场强度通量高斯定理1、定义一、电场线电场中描述电场强度大小和方向的曲线簇。（1）曲线上每一点的切线方向表示该点场强的方向；（2）曲线的疏密表示该点场强的大小，即该点附近垂直于电场方向的单位面积所通过的电力线条数满足+正点电荷与负点电荷的电场线-2、几种典型的电场线分布一对等量正点电荷的电场线++-+一对等量异号点电荷的电场线一对不等量异号点电荷的电场线-q2q++

3、+++++++++++-------------带电平行板电容器的电场线3、电场线密度定义：经过电场中任一点，作一面积元dS，并使它与该点的场强垂直，若通过dS面的电场线条数为dN，则电场线密度为dN/dS。4、静电场的电场线特点电场线总是起始于正电荷（或来自于无穷远），终止于负电荷（或终止于无穷远），不是闭合曲线；任何两条电场线都不能相交。5、关于电场线的几点说明电场线是人为画出的，在实际电场中并不存在；电场线可以形象地、直观地表现电场的总体情况;电场线图形可以用实验演示出来。二、电场强度通量1、定义:通过电场中某一面的电场线的

4、条数叫做通过这一面元的电场强度通量。2、匀强电场的电通量①平面与平行时②平面S与E有夹角θ时引入面积矢量Ev3、非均匀电场的电通量（1）某一小面积元dS的电通量：4、方向的规定闭合曲面外法线方向(自内向外)为正。非闭合曲面的边界绕行方向与法向成右手螺旋法则.SndS（2）任意曲面的电通量：（3）闭合曲面的电通量：EEE注意:（1）电通量是标量，只有正、负，为代数叠加。（2）电通量正、负值的说明.（3）电通量的单位（SI）：韦伯（Wb）例1三棱柱体放置在如图所示的匀强电场中.求通过此三棱柱体的电场强度通量.解S1S2S1S2高斯高斯

5、(C.F.Gauss17771855）德国数学家、天文学家和物理学家，有“数学王子”美称，他与韦伯制成了第一台有线电报机和建立了地磁观测台，高斯还创立了电磁量的绝对单位制.三、高斯定律1、高斯定律内容:在真空中，通过任一闭合曲面的电场强度的通量，等于该曲面所包围的所有电荷的代数和除以ε0。数学表达式高斯定理是静电场的一个重要定理，反映了场和源的关系。说明：通过任意闭合曲面的电通量封闭曲面----高斯面总场强S内、外所有电荷均有贡献真空电容率S内的净电荷:åiq高斯定理的导出库仑定律电场强度叠加原理高斯定理思路：（1）以点电荷为例

6、取包围点电荷的高斯面取不包围点电荷的高斯面2、高斯定律的证明（2）推广到一般球面上各点的场强方向与其径向相同。球面上各点的场强大小由库仑定律给出。1）通过一个与点电荷q同心的球面S的电通量+qr设q>0电场线呈径向分布qdSErSqdSErS一个点电荷所产生的电场，在以点电荷为中心的任意球面的电通量等于。高斯定理成立通过闭合球面的电通量只与它所包围的电荷的电量有关，而与球面的半径无关。2）包围点电荷q的任意封闭曲面S'的电通量qSS电场线现在设想一个球面S与任意的封闭面S′包围同一个点电荷q，如图所示。问题：通过S面的电通

7、量与通过S′面的电通量是一样吗？为什么？qSS电场线根据电场线的连续性，在没有电荷的地方不中断，因而穿过闭合曲面S’与S的电场线数目是一样的。高斯定理成立包围一个点电荷的任意闭合曲面上的电通量等于+3）通过不包围点电荷的任意闭合曲面的电通量问题：如果点电荷q在闭合曲面S外时，由一侧进入S面的电场线数目等于从另一侧穿出S面的电场线数目吗？+由电场线的连续性可知，穿入与穿出任一闭合曲面的电场线数目相等。且穿出S面的为正，穿入S面的为负。所以当闭合曲面内无电荷时，电通量为零。高斯定理成立4）多个点电荷对任意闭合曲面的电通量由场强叠加

8、原理得：在封闭曲面外在封闭曲面内iqn个点电荷中，若有K个在面内，n-K个在面外。iq多个点电荷对任意闭合曲面的电通量等于闭合曲面包围的电荷的电量代数和除以ε0。高斯定理也成立n个点电荷,有K个在面内，n-K个在面外。结论:穿过包围任意电荷系的闭合