大學(xué)物理-8.3電場(chǎng)力的功-電勢(shì)8.4場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)的關(guān)系省名師優(yōu)質(zhì)課賽課獲獎(jiǎng)?wù)n件市賽課一等獎(jiǎng)?wù)n件

課題:

§8－3電場(chǎng)功電勢(shì)

§8－4場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)關(guān)系教學(xué)目標(biāo)：1、正確了解電勢(shì)概念、物理意義，掌握環(huán)路定理及其應(yīng)用2、掌握電勢(shì)疊加原理及各種情況下電勢(shì)分布與計(jì)算3、掌握電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)二者之間關(guān)系教學(xué)重點(diǎn)：1、正確了解電勢(shì)概念、物理意義及其分布

2、正確了解環(huán)路定理及其應(yīng)用3、掌握點(diǎn)電荷、連續(xù)分布電荷電勢(shì)分布教學(xué)難點(diǎn)：1、環(huán)路定理正確了解與應(yīng)用2、正確分析、計(jì)算連續(xù)分布電荷電勢(shì)教學(xué)伎倆：多媒體教學(xué)與講授相結(jié)合課時(shí)安排：2課時(shí)第1頁rb

ab1.靜電場(chǎng)力功q電荷在電場(chǎng)中移動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力要對(duì)電荷做功，說明電場(chǎng)含有能量。

1.1點(diǎn)電荷電場(chǎng)中試驗(yàn)電荷q0從a點(diǎn)經(jīng)任意路徑抵達(dá)b點(diǎn)。q0在路徑上任一點(diǎn)附近取元位移rr+drdrra§8－3電場(chǎng)功電勢(shì)第2頁1.2任意帶電體系電場(chǎng)中將帶電體系分割為許多電荷元，依據(jù)電場(chǎng)疊加性電場(chǎng)力對(duì)試驗(yàn)電荷q0做功為總功也與路徑無關(guān)試驗(yàn)電荷在任意給定靜電場(chǎng)中移動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力對(duì)q0做功僅與試驗(yàn)電荷電量及路徑起點(diǎn)和終點(diǎn)位置相關(guān)，而與詳細(xì)路徑無關(guān)。

靜電場(chǎng)是保守場(chǎng)，靜電場(chǎng)力是保守力。第3頁1.3靜電場(chǎng)環(huán)路定理安培abcdq0沿閉合路徑acbda一周電場(chǎng)力所作功即靜電場(chǎng)力移動(dòng)電荷沿任一閉和路徑所作功為零。在靜電場(chǎng)中，電場(chǎng)強(qiáng)度環(huán)流恒為零。——靜電場(chǎng)環(huán)路定理靜電場(chǎng)兩個(gè)基本性質(zhì)：有源且處處無旋第4頁2.電勢(shì)2.1電勢(shì)能保守力功=對(duì)應(yīng)勢(shì)能降低則a

b電場(chǎng)力功Wa屬于q0及系統(tǒng)試驗(yàn)電荷處于a點(diǎn)電勢(shì)能注意所以靜電力功=靜電勢(shì)能增量負(fù)值b點(diǎn)電勢(shì)能電荷分布在有限區(qū)域時(shí)，第5頁定義電勢(shì)差電場(chǎng)中任意兩點(diǎn)電勢(shì)之差（電壓）2.2電勢(shì)電勢(shì)差單位正電荷在該點(diǎn)所含有電勢(shì)能單位正電荷從該點(diǎn)到無窮遠(yuǎn)點(diǎn)(電勢(shì)零點(diǎn))電場(chǎng)力所作功

a、b兩點(diǎn)電勢(shì)差等于將單位正電荷從a點(diǎn)移到b時(shí)，電場(chǎng)力所做功。定義電勢(shì)

第6頁將電荷q從a

b電場(chǎng)力功注意：1、電勢(shì)是相對(duì)量，電勢(shì)零點(diǎn)選擇是任意。2、兩點(diǎn)間電勢(shì)差與電勢(shì)零點(diǎn)選擇無關(guān)。3、電勢(shì)零點(diǎn)選擇。當(dāng)電荷分布在有限區(qū)域時(shí)，普通選無窮遠(yuǎn)處為電勢(shì)零點(diǎn)；當(dāng)電荷分布在無限區(qū)域時(shí)，應(yīng)選有限參考點(diǎn)為電勢(shì)零點(diǎn)；第7頁3.電勢(shì)計(jì)算1.1點(diǎn)電荷電勢(shì)點(diǎn)電荷電場(chǎng)1.2點(diǎn)電荷系電勢(shì)1.3連續(xù)分布帶電體電勢(shì)q3q1r1r2Vr+q2q4r3r4P第8頁例1半徑為R均勻帶電薄圓盤軸線上電勢(shì)分布。解：以O(shè)為圓心，取半徑為L(zhǎng)

L+dL薄圓環(huán)，帶電量dq=

ds=?2

L?dL,圓環(huán)到P點(diǎn)距離P點(diǎn)電勢(shì)：OLdLPxR第9頁例2：計(jì)算電偶極子電場(chǎng)中任一點(diǎn)電勢(shì)。式中r+與r-分別為+q和-q到P點(diǎn)距離，由圖可知yPx+q-q

re/2re/2Or+r－r解：設(shè)電偶極子如圖放置，電偶極子電場(chǎng)中任一點(diǎn)P電勢(shì)為所以因?yàn)閞>>re，所以P點(diǎn)電勢(shì)可寫為第10頁R解：由高斯定理知，電場(chǎng)分布為例3

求一均勻帶電球面電勢(shì)分布。P.（1）當(dāng)r<R時(shí)（3）電勢(shì)分布（2）當(dāng)r>R時(shí)r第11頁電勢(shì)分布曲線場(chǎng)強(qiáng)分布曲線EVRRrrOO結(jié)論：均勻帶電球面，球內(nèi)電勢(shì)等于球表面電勢(shì)，球外電勢(shì)等效于將電荷集中于球心點(diǎn)電荷電勢(shì)。μr－1μr－2第12頁

點(diǎn)電荷等勢(shì)面1.等勢(shì)面在靜電場(chǎng)中，電勢(shì)相等點(diǎn)所組成面稱為等勢(shì)面。

1.1經(jīng)典等勢(shì)面§8-4等勢(shì)面電場(chǎng)與電勢(shì)梯度關(guān)系第13頁電偶極子等勢(shì)面+第14頁電平行板電容器電場(chǎng)等勢(shì)面+++++++++1.2等勢(shì)面與電場(chǎng)線關(guān)系在等勢(shì)面上移動(dòng)不作功q0在等勢(shì)面上移動(dòng),Edl與成角。θθEdlq0S即Edl

電力線與等勢(shì)面垂直第15頁1.3等勢(shì)面圖示法等勢(shì)面畫法要求：相鄰兩等勢(shì)面之間電勢(shì)間隔相等。UU+

UU+2

UU+3

U第16頁

2.場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)關(guān)系電勢(shì)梯度2.1電勢(shì)梯度

在電場(chǎng)中任取兩相距很近等勢(shì)面1和2，

1UU+dU2P1nP2P3

電勢(shì)分別為U和U+dU，且dU>0

等勢(shì)面1上P1點(diǎn)單位法向矢量為

n與等勢(shì)面2正交于P2點(diǎn)。在等勢(shì)面2任取一點(diǎn)P3，設(shè)則定義電勢(shì)梯度方向與等勢(shì)面垂直，并指向電勢(shì)升高方向。其量值為該點(diǎn)電勢(shì)增加率最大值。第17頁

場(chǎng)強(qiáng)也與等勢(shì)面垂直，但指向電勢(shì)降低方向。

電荷q從等勢(shì)面1移動(dòng)到等勢(shì)面2，電場(chǎng)力做功電場(chǎng)力做功等于電勢(shì)能降低許寫成矢量形式在直角坐標(biāo)系中：1U2P1P2P3

U+dUnE

2.2電勢(shì)梯度與電場(chǎng)強(qiáng)度關(guān)系

第18頁2.3場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)梯度關(guān)系應(yīng)用

電勢(shì)疊加為標(biāo)量疊加，故可先算出電勢(shì)，再應(yīng)用場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)梯度關(guān)系算出場(chǎng)強(qiáng)。第19頁例4計(jì)算均勻帶電圓環(huán)軸線上電