自主招生物理讲义(2).ppt

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1、静电场静电感应库仑定律场强叠加原理电势能与电势导体空腔导体的静电平衡性质电容器洛仑兹力安培力带电粒子在电磁场中的运动磁场对载流导线与载流线圈的作用库仑定律在真空中，两个静止点电荷间的相互作用电力的方向沿着它们的连线；同号电荷相斥，异号电荷相吸；其大小与它们的电量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。1785年，库仑通过实验得到真空中两个静止电荷间的电相互作用力：可表示为：电场强度的叠加原理1.点电荷的场强球对称根据库仑定律和场强的定义2.点电荷系的场强如果带电体由n个点电荷组成，如图或：—场强叠加原理！由电力叠

2、加原理：真空中一半径为R的均匀带电球面,总电量为q(q＜0).今在球面面上挖去非常小的一块面积DS(连同电荷)，且假设不影响原来的电荷分布，则挖去DS后球心处的电场强度大小和方向.方向背向小面积元[例]均匀带电（q）圆环（R）轴线上的场解：在圆环上任取电荷元Dq对称性若—为点电荷场!若—符合对称性要求!典型带电体的电场分布无限大均匀带电平面s均匀带电球面rER电势静电场力作功的特点qqoba1.点电荷的静电场点电荷场力作功与具体路径无关！2.一般电荷分布的静电场qq0ba类比：万有引力做功、引力势能3.电势能1.点

3、电荷电势点电荷的电势是球对称的，对称中心在点电荷处；电势叠加原理电势是标量，正负与电荷及电势零点选择有关。2.电势叠加原理[例]计算均匀带电球面的电势分布解：利用电势定义式进行计算（1）场点在球面内即，如图均匀带电球面电场的分布为：.P.P（2）场点在球面外，即>（1）场点在球面内即，如图电势分布与电量集中在球心的点电荷的电势分布相同电势示意等势体在点电荷q的电场中，选取以q为中心、R为半径的球面上一点P处作电势零点，则与点电荷q距离为r的P'点的电势为(A)(B)(C)(D)电荷以相同的面密度s分布在半径为r1和

4、r2的两个同心球面上．设无限远处电势为零，球心处的电势为U0.(1)求电荷面密度s.(2)若要使球心处的电势也为零，外球面上电荷改变量？(1)(2)如图所示，三根等长的细绝缘棒，连接成等边三角形ABC，p点为三角形的内心，Q点与三角形共面，且与p点相对棒AC对称．三棒都带有电荷，电荷的分布与假设三棒皆为导体棒时电荷分布完全相同，此时测得P，Q两点的电势分别为UP、UQ。现将BC棒取走，且设不影响AB,AC棒上原有电荷的分布，求这时p、Q两点的电势.出发点：电势叠加、对称性设三棒在P电势Ux，AB，BC在Q电势Uy取

5、走BC：解得：§导体的静电平衡性质静电感应：在外电场作用下，导体内自由电子有宏观移动，导体表面出现宏观电荷分布的现象。一、导体的静电平衡状态静电平衡：当导体内部和表面都没有宏观的电荷移动时，导体处于静电平衡。此时，感应电荷产生的附加电场与外加电场在导体内部相抵消。-F-+++++----二、导体的静电平衡条件（2）导体表面外的场强垂直于导体的表面。否则，自由电子将继续沿表面宏观移动。（1）导体内部，场强处处为零。否则，自由电子将继续有宏观移动。-处于静电平衡时，导体上各点电势相等；在导体上任意两点间的电势差为：三、

6、导体的电势导体成为等势体，导体表面成为等势面。电荷只分布在导体表面上，导体内部处处不带电四、导体上电荷的分布导体内部没有净电荷，电荷只能分布在导体表面。++++++++++++++++++++（1）在导体表面曲率为正值且较大的地方电荷面密度较大，3.静电平衡下的孤立导体实验研究导体电荷的定性分布：其表面处面电荷密度与该表面曲率有关（如图）（2）在曲率较小部分电荷面密度较小当表面凹进时，曲率为负值，电荷面密度更小。[例题]两块近距离放置的导体平板，面积均为S，分别带电q1和q2。求平板上的电荷分布。解：q1q2BA

7、由静电平衡条件，导体板内没有电场2341电荷守恒：特例：当两平板带等量的相反电荷时，电荷只分布在两个平板的内表面！由此可知：两平板外侧电场强度为零，内侧——这就是平板电容器。q1q2BA2341两个相距很远的导体，半径分别为r1、r2，都带有的电量q，如果用一导线将两球连接起来，求最终每个球上的电量．两球等势，电荷守恒§导体空腔包括：（1）导体空腔上的电荷分布特征（2）空间电场分布特征本节讨论如图所示有空腔的导体与静电场的相互作用问题。.S一、腔内无电荷分布内表面没有宏观电荷分布，电荷只能分布在外表

8、面若内表面有一部分是正电荷，一部分是负电荷分布，则不可能静电平衡。*静电平衡条件下，导体内部电场强度为零。++++++++++++++++++即或说，腔内电势处处相等。腔内无电场二、腔内有电荷分布（q和腔体带电Q)电荷分布电力线有头有尾腔内的电场由q和腔内表面的感应电荷-q共同决定，与腔内电荷位置、腔体的几何结构有关。导体腔外部电场由外表面电荷分布确定；与