电磁学第十章课件.ppt

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+ 点电荷在任意封闭曲面内 其中立体角 电场分布应具有平面对称性,即与平面相同距离的地方场强大小相等 平面两侧与平面距离相同的地方场强大小相等; 电场方向沿垂直于平板平面的方向。 ? 例2] 无限长均匀带电圆柱体,半径a,体电荷密度ρ,试求圆柱体内外的电场强度. + + + + + 解: 与圆柱体距离相同的点场强相同,方向垂直于圆柱体 电场分布具有轴对称性 以带电圆柱体同轴做圆柱形高斯面 + ? a r E a 例3] 均匀带电球壳,半径R.带电量q,求壳内外的场. ? R r 球壳外的电场 球壳内的电场 练习} 求均匀带电球体的场强分布。 (已知球体半径为R,电荷密度为?) ? R 解: 根据对称性分析,电场分布也应具有球对称性。 且电场强度方向应沿径向! 类似例3,可以选择以球心为中心的球面为Gauss面。 当 r=const. 时。 ? R (1)球外某点的场强(rR) r ( r ≥ R ) ? R (2)求球体内一点的场强(0rR) r (r R) r E R 总结 (用高斯定理求解的静电场必须具有一定的对称性) 关键: 选择合适的高斯面,使矢量E 能以标量形式方便 地从积分号中提出。 常见的高对称电场分布有: (1)球对称性:均匀带电的球体、球面和点电荷 (2)轴对称性:均匀带电的无限长的柱体、柱面和带电直线 (3)平面对称性:均匀带电的无限大平板和平面 场分布对称可用高斯定理 E , 但场分布不对称时,高斯定理仍然成立 §10.4 电势 一.静电场的环路定理 A B 1.静电场力作功的特点 场力的功: 试验电荷q0在任何静电场中运动时,静电场力对它作的功,除了与电场本身有关外,仅与试验电荷所带的电量,以及运动的始末位置有关,而与电荷移动的路径无关. 结论:静电场力属于保守力 静电场属于保守场 2.静电场的环路定理 物理意义: 静电场的性质之一,从理论上证明E线不闭合.或静电场是无旋场 只适用于静电场 二.电势差 电势 1.电势能差 电势能 选: 则 2.电势差 电势 定义;静电场中,某一点的电势 参考电势 在SI中:伏特(V)=J/C ——与试验电荷无关,只与电场在a、b 两点的性质有关。 ——单位正电荷从A移到B场力做的功为A点和B点的电势差 *记住 规定:无穷远处电势为零,V∞=0,实际中也选大地为零电势点 若: ∞ ∞ 若: 静电场中任一点的电势等于把单位正电荷从该点沿任意路径移到无穷远时,静电力所做的功 。 *记住 三.电势的计算 方法一 已知: 按V的定义求: 例1] 计算半径R的均匀带电球面内外的电势. r U R r E R 例2] 已知,均匀带异号电荷的平行板间的 板间距为d,求两板间的电势差.?U=? A B 方法二 从点电荷电势公式出发,利用电势叠加原理,求任意带电体的电势 (1)点电荷场的电势 Q P (2)点电荷组场的电势 为各点电荷单独存在时在该点的电势的叠加(代数和) ---电势叠加原理 (3)带电体的场的电势 r p r p r p * Q.1 两电荷的静电势-1 问题:两个试探电荷分别放到一电量为+Q的电荷附近。首先,试探电荷+q被放到离+Q为r的A点,然后将+q移走,在相同点放上测试电荷-q。两试探电荷中哪个电荷静电势能更大: 1.+q;2. -q;3.相等。 ? 答案:1。静电势能同时依赖于测试电荷的位置及其电荷。对于+q电荷,它的静电势能为Qq/r,而-q电荷为-Qq/r。 * Q.2 两点电荷的静电势-2 问题:两个试探电荷分别放到一电量为+Q的点电荷附近。首先,试探电荷+q被放到离+Q为r的A点,然后将+q移走,在离+Q为2r的B点放上试探电荷+2q。比较两电荷分别在A点和B点时的静电势的大小: 1.在B点时大; 2.在B点时小; 3.相等。 电势能呢? ? 答案:2-小。在A点的静电势是Q/r,在B点时为Q/2r。分别在A点和B点的电荷q和2q的大小对静电势的表达式无影响。 例3] 求偶极子的电势. 考察点 A B 例4] 电荷面密度为σ的均匀带电圆盘,半径为R,求在圆盘轴线上与盘心距离为x处P点的电势 考察点距离带电圆盘较远处 总结 U的计算方法:1 点电荷场的电势: 电势叠加原理 有限大带电体的场的电势 方法2:U与E的积分关系: 1.E不同时要分开积分 2.选参考点的电势很重要,选取原则要让电场中各点的电势具有确定的值. 3. 有限大带电体才能用电势叠加原理 对无限长均匀带电直线,只能选有限远点为电势零点; 解: r0 P r 选距导线为r0处的一点为电势零点 对无限大均匀带电平面,也只能选有限远点为电势零点。 本题不应选无穷远处为电势零点,因为以无穷远处为电势零点时 例5] 求(线密度为

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