大学物理10.1 电荷 库仑定理

《大学物理10.1 电荷 库仑定理》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、第10章静电场高压倍压加速器10.1电荷库仑定律10.2电场电场强度10.3电通量高斯定理10.4静电场的环路定理电势能10.5电势电势差10.6等势面电势与电场强度的微分关系10.7静电场中的导体10.8电介质10.9电容静电能3.守恒性在一个孤立系统中总电荷量是不变的——电荷守恒定律4.相对论不变性电荷的电量与它的运动状态无关二、库仑定律1.点电荷当大小、形状可以忽略时,带电体就被视为一个带电的几何点10.1电荷库仑定律一、电荷1.正负性2.量子性静止的两个点电荷，电荷q1对q2的作用力F21真

2、空中的介电常数2.库仑定律注意(2)库仑力满足牛顿第三定律；(1)库仑定律适用于真空中的点电荷；三、(电场力)叠加原理q0受的力：Q2.电荷连续分布的带电体r1.点电荷系点电荷系对q0的电场力等于各电荷单独存在时对q0的电场力的矢量和已知两杆的电荷线密度为，长度为L，相距Lx0LLL解例两带电直杆间的电场力。求两电荷元之间的静电力带电直杆间的电场力10.2静电场电场强度一、静电场后来:法拉第提出场的概念早期：电磁理论是超距作用理论二、电场强度检验电荷q0带电量足够小质点场源电荷产生电场的电荷电场中

3、某点的电场强度的大小等于单位电荷在该点受力的大小，其方向为正电荷在该点受力的方向。定义：三、电场强度叠加原理1.点电荷产生的场强2.点电荷系的场强点电荷系在某点P产生的电场强度等于各点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和—电场强度叠加原理3.连续分布带电体的场强P0x求电偶极子在延长线上和中垂线上一点产生的电场强度。P解例电偶极矩:(电偶极矩)延长线上P点的电场强度Pr中垂线上P点的电场强度Pxy0它在空间一点P产生的电场强度。(P点到杆的垂直距离为a)解dqr由图上的几何关系21例长为L的均

4、匀带电直杆，电荷线密度为求电荷元电量电荷元的场强adxxaPxy021无限长带电直线aP+++++++++++++讨论圆环轴线上任一点P的电场强度R解dqOxr例半径为R的均匀带电细圆环，带电量为q求由于圆环上电荷分布关于x轴对称xdqP所以(1)当x=0时，即在圆环中心处(2)若x>>R，则可以把带电圆环视为一个点电荷RP0xx讨论薄圆板的面密度为解例drrRxOPx细圆环在P点的电场强度圆板在P点的电场强度细圆环在P点的电场强度dq在轴线上任一点的电场强度求细圆环电量(1)当R>>

5、x，圆板可视为无限大薄板++++++++电场强度垂直带电平面讨论E1E2(1)当R>>x，圆板可视为无限大薄板(2)E1E1E2E2(3)补偿法pxO-讨论Ox杆对圆环的作用力。qL解四、由电场强度求力R例已知圆环的半径为R,带电量为q，杆的线密度为，长为L求xdx电荷元电量圆环在电荷元处的场强电荷元受力杆对圆环的作用力例解相对于电偶极子中心的力矩(1)力偶矩最大力偶矩为零电偶极子处于稳定平衡(2)(3)力偶矩为零电偶极子处于非稳定平衡+-求电偶极子在均匀电场中受到的力偶矩。讨论一、电力线（

6、电场线）场强方向沿电力线切线方向，场强大小取决于电力线的疏密电力线不相交。电力线起始于正电荷（或无穷远处），终止于负电荷（或无穷远处）。10.3电通量高斯定理-+dN二、电通量穿过任意曲面的电力线条数称为通过该面的电通量1.dS面元的电通量矢量面元2.曲面的电通量(2)电通量是代数量穿出为正3.闭合曲面电通量方向的规定(1)说明穿出、穿入闭合面电力线条数之差(3)通过闭合曲面的电通量闭合曲面向外为正，向内为负。12穿入为负闭合曲面电通量=正的电通量-负的电通量穿出闭合面电力线条数穿入

7、闭合面电力线条数=-均匀电场中有一个半径为R的半球面方法1:解例通过此半球面的电通量。求900-rR方法2：构成一闭合面，电通量通过dS面元的电通量d电荷分布电场分布闭合面电通量?高斯高斯(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、高斯定理q在任意闭合面内，电通量为内部电荷对e有贡献；外部电荷对e没有贡献。1.点电荷qq穿过球面的电力线条数为q/0q在

8、球心处，球面电通量为rq在闭合面外，电通量为穿出、穿入闭合面电力线条数相等2.多个电荷q1q2q3q4q5P闭合面电通量为由所有电荷决定，但与外部电荷无关,只取决于内部电荷。P点的电场强度(2)反映静电场的性质——有源场。真空中的任何静电场中，穿过任一闭合曲面的电通量，等于该曲面所包围的电荷电量的代数和乘以静电场高斯定理四、高斯定理的应用是所有电荷产生的;e只与内部电荷有关。(1)说明均匀带电球面，电量Q，半径R。电场强度分布。R解由高斯定理++++++例1求P点在