(理學(xué))大學(xué)物理教學(xué)課件

1、內(nèi)容回顧靜電場的高斯定理：表明靜電場是一種有源場 應(yīng)用 關(guān)鍵：分析帶電體的對稱性靜電場的描述力的角度電場強度能量角度電勢？1問題：帶電體在電場中所受的電場力？電場強度的定義1、點電荷所受的電場力點電荷在電場中所受的力大小等于qE，方向取決于電量的正負2、帶電體所受的電場力迭加原理電場力做功與什么有關(guān)？特點是什么？2重點 靜電場力作功及其特點和靜電場的環(huán)路定理 10.4 靜電場的環(huán)路定理 電勢能3靜電力是保守力上的元功其中則與路徑無關(guān)一靜電力作功的特點. 點電荷的電場中靜電力作功的特點4點電荷系的電場中靜電力作功的特點(與路徑無關(guān))疊加原理：q0ab總功等于各點電荷單獨存在時對試驗電荷做功的代數(shù)

2、和。5結(jié)論：靜電力作功與路徑無關(guān)，靜電場力是保守力連續(xù)帶電荷體系點電荷系3連續(xù)帶電體系的電場中靜電力作功的特點(與路徑無關(guān))6另一種表述方法： abcd沿任一閉合路徑移動電荷靜電場力所作的功為零。 沿閉合路徑 acbda 一周靜電場力所作的功定義：靜電場的環(huán)流環(huán)路定理物理意義靜電場力是保守力，作功與路徑無關(guān)，說明靜電場是一種無旋場。環(huán)路定理7二、電勢能靜電場力是一種保守力，作功與路徑無關(guān)?？梢砸腚妱菽艿母拍?。1電勢能：定義：靜電勢能的減少=靜電力的功 點電荷在靜電場中的一定位置所具有的勢能b點電勢能ab則的過程中：試驗電荷處于a點電勢能8靜電勢能的零點：當(dāng)場源電荷分布在有限區(qū)域內(nèi)時通常取無限

3、遠為電勢能的零點1）只有在靜電場中才能引入電勢能；2）電勢能屬于電荷與電場共有，是系統(tǒng)的能量，是試驗電荷與場的相互作用能。即a點的電勢能等于將電荷q0從a點移到時電場力所做的功。注意9本 節(jié) 小 結(jié)一、靜電場力是保守力，做功與路徑無關(guān) 。二、靜電場的環(huán)路定理它說明靜電場是一種無旋場。是描述靜電場性質(zhì)的又一重要定理。三、靜電場力的功與電勢能的關(guān)系10單位正電荷在該點所具有的電勢能單位正電荷從該點移到無窮遠點（電勢零點）電場力所作的功二、電勢差即：ab之間的電勢差等于將單位正電荷從a移到b電場力所作的功。 一 、電勢靜電場中任一點的電勢定義為：靜電場中任意兩點的電勢之差（電壓）與電勢能零點的選取無

4、關(guān)與電勢能零點的選取有關(guān)10.5 電勢 電勢差11說明a. 場中某點電勢能用電勢表示為 ：b. 功、電勢差、電勢能之間的關(guān)系c.單位：伏特（V） 但電子伏特eV是能量單位 幾種常見的電勢差（V）生物電 10-3普通干電池 1.5汽車電源 12家用電器 110或220 高壓輸電線 已達5.5105閃電 10810912解：如圖， P點的場強為 選無窮遠為電勢零點，由電勢定義得討論 對稱性：大?。簈0 u0 ru(最小)q0 u0ru(最大)在以q為球心的同一球面上各點的電勢相等V1V2rr例1 求點電荷電場中的電勢分布。13例2 真空中有一電荷為Q，半徑為R的均勻帶電球面。 試求（1）球面內(nèi)、外

5、任意點的電勢分布；（2）球面外兩點AB間的電勢差。14解：由高斯定理得（1-1）選無窮遠為電勢零點，由電勢定義得（1-2）P1P215（2）16課堂練習(xí)： 半徑為 R 的均勻帶電球體，帶電量為 q，求電勢分布。qR求電勢的方法：先根據(jù)電荷的分布求解場強的分布，然后由電勢的定義式計算電勢。記住何時需要分段積分。17解qRPr183電勢疊加原理場強電勢A點的總電勢等于各點電荷單獨存在時在該點電勢的代數(shù)和。 點電荷系19例3 求電偶極子電場中遠場任一點的電勢。由電勢疊加原理解CD20課堂練習(xí) 如圖所示，邊長為a的等邊三角形的三個頂點上，分別放置著三個正的點電荷q、2q、3q若將另一正點電荷Q從無窮遠

6、處移到三角形的中心O處，外力所作的功為多少？ r外力克服電場力做功，電場力的功等于電勢能增量的負值。21對于整個帶電體有：將帶電體分割成一系列的電荷元，取電荷元dq，距場點p為r，電荷元在P點的電勢： 連續(xù)帶電體的電勢dqP22 例4 正電荷q均勻分布在半徑為R的細圓環(huán)上. 求環(huán)軸線上距環(huán)心為x處的點P的電勢。解思考：求均勻帶電圓盤軸線上的電勢。半徑為R，電荷面密度為 。微元電勢疊加法23例5 一電荷面密度為的“無限大”均勻帶電平面，若以該平面處為電勢零點，求帶電平面周圍空間的電勢分布。 解：由“無限大”均勻帶電平面的場強分布得24帶電平面處電勢為零，由電勢的定義得Oxy問：能否選 ？不能25

7、 空間電勢相等的點連接起來所形成的面稱為等勢面.一 等勢面（電勢圖示法）10.6 等勢面 *場強與電勢的微分關(guān)系+為了描述空間電勢的分布，規(guī)定任意兩相鄰等勢面間的電勢差相等.即等勢面的疏密程度可以表示場強的大小點電荷：26點電荷的等勢面 按規(guī)定，電場中任意兩相鄰等勢面之間的電勢差相等，即等勢面的疏密程度同樣可以表示場強的大小27兩平行帶電平板的電場線和等勢面+ + + + + + + + + + + + 28一對等量異號點電荷的電場線和等勢面+29二 等勢面的性質(zhì)1）電場線與等勢面處處正交. （等勢面上移動電荷，電場力不做功.）3）等勢面密集處電場強度大；等勢面稀疏處電 場強度小.沿電場線移動

8、 2)電場線指向電勢降低的方向.ab30練習(xí)由等勢面比較a、b點的場強大小和確定a、b點的場強方向.已知由于a點比b點等勢面密集, 所以可知:31三 電場強度與電勢的微分關(guān)系 電場中某一點的電場強度沿某一方向的分量，等于這一點的電勢沿該方向單位長度上電勢變化率的負值.32一、靜電場力做功的特點靜電力作功與路徑無關(guān)，靜電場力是保守力環(huán)路定理二、靜電場的環(huán)路定理靜電場力是保守力，作功與路徑無關(guān)，說明靜電場是一種無旋場。靜電勢能的減少=靜電力的功三、電勢能內(nèi)容回顧33四、電勢空間某一點的電勢是指單位正電荷從該點移到無窮遠點（電勢零點）電場力所作的功電勢差：點電荷的電勢：均勻帶電球面的電勢34均勻帶電圓環(huán)軸線上的電勢分布35方法二：疊加法方法一：定義法若帶電量有限，則選無窮遠處為零電勢點，反之，則不能。五、計算電勢的方法：點電荷系連續(xù)帶電體應(yīng)用條件：若已知在積分路徑上 的函數(shù)表達式。36六、電場強度與電勢的微分關(guān)系37一般有：所以負號表示場強的方向與電勢增加的方向相反。 1）電場弱