中南大学物理电磁学课件静电场

《中南大学物理电磁学课件静电场》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、9恒定电流场传导电流:导体中大量自由电子在电场作用下有规则的移动，如金属中电子在电场作用下的运动。方向：规定为正电荷运动方向。大小：单位（SI）：安培（A）电流强度——单位时间内通过某截面的电量。运流电流:宏观带电物体在空间作机械运动,形成的电流。电荷的定向运动形成的电流。一电流强度与电流密度用电流强度还不能细致地描述电流的分布。所谓分布不同是指在导体的不同地方单位面积中通过的电流不同。II当通过任一截面的电量不均匀时，用电流强度来描述就不够用了，有必要引入一个描述空间不同点的电流的大小的物理量。电流场电流密度电流密度dIdS单位时间内通过d

2、S的电量穿过任一曲面的电流强度:电流强度是电流密度的通量。导体中任一面积元单位时间内通过dS的电量即电流强度电流密度方向：该点场强的方向。二电流连续性方程及稳恒条件1.电流连续性方程根据电荷守恒，在有电流分布的空间做一闭合曲面，单位时间内穿入、穿出该曲面的电量等于曲面内电量变化率的负值。电流密度矢量的通量等于该面内电荷减少率.电流稳恒条件稳恒电流各点电流密度不随时间变化的电流电流稳恒条件稳恒电场-由稳定的电荷分布所产生的电场。指出两点：1）稳恒电场与静电场类似，满足高斯定理与环路定理。推论：静电场中的电势、电压等概念都可应用于稳恒电场。2

3、）稳恒电场又不同于静电场：A）这种电场不是静止的电荷产生的，而是处于动态平衡状态下的稳定电荷产生的。B）维持这种电场需要能量。（这种提供能量的装置称为电源）。三电阻率，欧姆定律欧姆定律（积分形式）电阻率和电导率电阻率电导率温度为电阻率温度为电阻率欧姆定律的微分形式场强与电势关系电压与电流关系欧姆定律的微分形式+–在回路中有稳恒电流就不能单靠静电场提供非静电力的装置就是电源。静电力欲使正电荷从高电位到低电位。非静电力欲使正电荷从低电位到高电位。四电动势一、电源、电动势必须有非静电力把正电荷从负极板搬到正极板才能在导体两端维持有稳恒的电势差。描述

4、非静电力作功能力大小的量电动势电动势描述电路中非静电力做功本领把单位正电荷从电源的负极移到正极非静电力所作的功。+–如果整个回路都存在非静电力，则电动势电源电动势方向：电源内部由负极到正极方向非静电场强电源电动势静电场的习题讲解要掌握的内容基本概念：基本定理：基本计算：正确理解熟练运用静电场中的导体1、导体内部电场强度为零。推论：体内无净电荷2、导体是个等势体推论：体表场强与表面处处垂直导体静电平衡条件静电场的场量点电荷电场叠加性关系本章内容要点：场强的计算电势的计算叠加法高斯定理法梯度法叠加法定义法①无限大带电平面几种特殊带电体的场强分布必

5、须理解和记住，并能直接运用②无限长均匀带电细杆④无限长均匀带电圆柱体③无限长均匀带电圆柱面沿轴线方向单位长度圆柱面上的电量沿轴线方向单位长度圆柱体上的电量⑤均匀带电球面⑥均匀带电球体⑦均匀带电圆环轴线上一点⑧均匀带电圆平面轴线上一点一种特殊带电体的电势分布必须理解和记住，并能直接运用均匀带电球面电场中电势的分布，已知R，qR++++++++q结论：均匀带电球面，球内的电势等于球表面的电势，球外的电势等效于将电荷集中于球心的点电荷的电势。例两同心球面，半径分别为10cm和30cm，小球均匀带正电大球均匀带正电求离球心分别为（1）20cm(2)5

6、0cm各处的电势。解：由电势迭加原理及上页结论知：（1）（2）AB利用上页结论计算BArdr任取一带电球壳dq在A点的电势BArdr微元法求场强1.均匀带电半球面已知:求:球心处解:取任意园环在球心产生的2.无限长均匀带电平面求:两点的场强已知:解:点(与平面共面)沿方向放置的无限长直线在P点产生的点(平面的中垂面上)同理电荷线密度由对称性得产生的3.无限大均匀带电平板已知:求:板内外的场强解:平板由许多带电平面构成场强分布相对于中心线对称由高斯定理平板外平板内补偿法求场强1.带电圆弧求:解:圆弧空隙处的园弧上电荷带电园环点电荷处的已知:2.

7、球体内挖一空腔已知:求:证明空腔内为均匀电场解:原电荷处空腔处空腔原电荷处处点场强的计算证明空腔内为均匀电场场强大小、方向点的位置无关处处相等与3.无限大平面挖一园孔已知:求:轴线上一点的场强原电荷点点圆孔“无限大”带电体零电势点的选取1.求无限长均匀带电直线的电势分布场强分布由定义发散选有限远为电势零点()讨论2.求无限大带电平板的电势分布解:场强分布电势零点选在平板上电场力的功求:两点电荷间距由外力做功解:外力要克服电场力作功外力所作的功等于电势能的增加取静电场中的导体——讨论题1.带电导体A附近P点移近带电体B问:(1)P点是否改变？(

8、2)是否仍成立?2.带电导体A、B放入导体球壳C内证明:静电屏蔽是怎样体现的?+Q在P点的?B移近A导体壳3.计算题1.空腔导体外有点电荷已知:R、q、d求：(1)