基本教学要求课件

1、 库仑定律 点电荷模型 第一节 电场与电场强度 SI制 （ 为真空介电常数）解 例 在氢原子内,电子和质子的间距为 . 求它们之间电相互作用和万有引力,并比较它们的大小.（微观领域中,万有引力比库仑力小得多,可忽略不计.） 第一节 电场与电场强度一、静电场电 荷电 场电 荷场是一种特殊形态的物质,存在于电荷周围空间.实物物 质 场 第一节 电场与电场强度 主要表现: 对引入其中的电荷有力的作用; 电荷在其中运动时，电场力要对它作功; 使引入其中的导体或电介质分别产生静电感应现象和极化现象;二、电场强度 电场中某点处的电场强度 等于位于该点处的单位试验电荷所受的力，其方向为正电荷受力方向. 第一

2、节 电场与电场强度（一）点电荷的场强（二）点电荷系的场强 处总电场强度 电场强度的叠加原理 第一节 电场与电场强度（三）任意带电体的场强 第一节 电场与电场强度电荷体密度电荷面密度电荷线密度电偶极矩（电矩）例1：电偶极子的电场强度电偶极子的轴 讨 论（1）电偶极子轴线延长线上一点的电场强度 第一节 电场与电场强度 第一节 电场与电场强度 （2）电偶极子轴线的中垂线上一点的电场强度 第一节 电场与电场强度 第一节 电场与电场强度由对称性有解 例2 正电荷 均匀分布在半径为 的圆环上.计算在环的轴线上任一点 的电场强度. 第一节 电场与电场强度 第一节 电场与电场强度讨 论（1）（点电荷电场强度）

3、（2）（3） 第一节 电场与电场强度例3 均匀带电薄圆盘轴线上的电场强度. 有一半径为 ,电荷均匀分布的薄圆盘,其电荷面密度为 . 求通过盘心且垂直盘面的轴线上任意一点处的电场强度.解 由例 第一节 电场与电场强度 第一节 电场与电场强度（点电荷电场强度）讨 论无限大均匀带电平面的电场强度 第一节 电场与电场强度一、电力线 （电场的图示法） 1） 曲线上每一点切线方向为该点电场方向, 2） 通过垂直于电场方向单位面积电力线数为该点电场强度的大小.规 定 第二节 静电场的高斯定理点电荷的电力线正 点 电 荷+负 点 电 荷 第二节 静电场的高斯定理一对等量异号点电荷的电力线+ 第二节 静电场的高

4、斯定理一对等量正点电荷的电力线+ 第二节 静电场的高斯定理一对不等量异号点电荷的电力线 第二节 静电场的高斯定理带电平行板电容器的电力线+ + + + + + + + + + + + 第二节 静电场的高斯定理电力线特性 1） 始于正电荷,止于负电荷(或来自无穷远,去向无穷远). 2） 电力线不相交. 3） 静电场电力线不闭合. 第二节 静电场的高斯定理二、电通量 通过电场中某一个面的电力线数叫做通过这个面的电场强度通量. 均匀电场 ， 垂直平面 均匀电场 ， 与平面夹角 第二节 静电场的高斯定理 非均匀电场强度电通量 为封闭曲面 第二节 静电场的高斯定理解: 第二节 静电场的高斯定理 例1 如

5、图所示 ，有一个三棱柱体放置在电场强度 的匀强电场中 . 求通过此三棱柱体的电场强度通量 .三、高斯定理 在真空中,通过任一闭合曲面的电场强度通量,等于该曲面所包围的所有电荷的代数和除以 .（与面外电荷无关，闭合曲面称为高斯面）请思考：1）高斯面上的 与那些电荷有关 ？ 2）哪些电荷对闭合曲面 的 有贡献 ？ 第二节 静电场的高斯定理+ 点电荷位于球面中心高斯定理的导出高斯定理库仑定律电场强度叠加原理 第二节 静电场的高斯定理+ 点电荷在任意封闭曲面内其中立体角 第二节 静电场的高斯定理 点电荷在封闭曲面之外 第二节 静电场的高斯定理 由多个点电荷产生的电场 第二节 静电场的高斯定理高斯定理总

6、 结 第二节 静电场的高斯定理1）高斯面上的电场强度为所有内外电荷的总电场强度.4）仅高斯面内的电荷对高斯面的电场强度通量有贡献.2）高斯面为封闭曲面.5）理论上，揭示了静电场是有源场的基本性质； 3）穿进高斯面的电场强度通量为负，穿出为正.6）应用上，提供了另一种求 的简便方法。 在点电荷 和 的静电场中，做如下的三个闭合面 求通过各闭合面的电通量 .讨论 将 从 移到点 电场强度是否变化？穿过高斯面 的 有否变化？* 第二节 静电场的高斯定理四 高斯定理的应用其步骤为 对称性分析（点对称，轴对称，面对称 ？）； 根据对称性选择合适的高斯面； 应用高斯定理计算.（用高斯定理求解的静电场必须具

7、有一定的对称性） 第二节 静电场的高斯定理+例2 均匀带电球壳的电场强度 一半径为 , 均匀带电 的薄球壳 . 求球壳内外任意点的电场强 度.解（1）（2） 第二节 静电场的高斯定理+例3 无限长均匀带电直线的电场强度选取闭合的柱形高斯面 无限长均匀带电直线，单位长度上的电荷，即电荷线密度为 ，求距直线为 处的电场强度.对称性分析：轴对称解+ 第二节 静电场的高斯定理+ 第二节 静电场的高斯定理+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

8、 + + + + + + + + + 例4 无限大均匀带电平面的电场强度 无限大均匀带电平面，单位面积上的电荷，即电荷面密度为 ，求距平面为 处的电场强度.选取闭合的柱形高斯面对称性分析： 垂直平面解底面积+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 第二节 静电场的高斯定理 第二节 静电场的高斯定理讨 论无限大带电平面的电场叠加问题 第二节 静电场的高斯定理一、电场力所做的功 点电荷的电场结果: 仅与

9、 的始末位置有关，与路径无关.第三节 电势与电势差 任意电荷的电场（视为点电荷的组合）结论：静电场力做功与路径无关. 静电场的环路定理静电场是保守场12第三节 电势与电势差 二、电势 电势差选大地为电势能的零点，则:电场力所作的功就是电势能改变的量度:电势电势差第三节 电势与电势差电势的计算：点电荷系电场中的电势:带电体电场中的电势:注：求电势的积分是一个标量积分，而求场强的积分是一个矢量积分。第三节 电势与电势差点电荷 电场中的电势:求电势的方法 利用 若已知在积分路径上 的函数表达式， 则（利用了点电荷电势 ，这一结果已选无限远处为电势零点，即使用此公式的前提条件为有限大带电体且选无限远处

10、为电势零点.）讨论第三节 电势与电势差+ 例1 正电荷 均匀分布在半径为 的细圆环上. 求圆环轴线上距环心为 处点 的电势.第三节 电势与电势差讨 论 第三节 电势与电势差（点电荷电势） 均匀带电薄圆盘轴线上的电势第三节 电势与电势差例2 均匀带电球壳的电势.+真空中，有一带电为 ，半径为 的带电球壳.试求（1）球壳外两点间的电势差；（2）球壳内两点间的电势差；（3）球壳外任意点的电势；（4）球壳内任意点的电势.解（1）第三节 电势与电势差（3）令 由可得 或（2）+第三节 电势与电势差（4） 由可得 或第三节 电势与电势差例3 “无限长”带电直导线的电势解令能否选 ？第三节 电势与电势差三、

11、场强与电势的关系:第三节 电势与电势差 等势面：电场中电势相等的点连成的面。等势面的性质:(1)(2) 规定相邻两等势面间的电势差都相同 (3) 电场强度的方向总是指向电势降落的方向 电势与电场强度的微分关系取两个相邻的等势面，把点电荷从P移到Q，电场力作功为：任意一场点P处电场强度的大小等于沿过该点等势面法线方向上电势的变化率，负号表示电场强度的方向指向电势减小的方向。 第三节 电势与电势差在直角坐标系中：另一种理解：电势沿等势面法线方向的变化率最大电场强度在l 方向的投影等于电势沿该方向变化率的负值第三节 电势与电势差 某点的电场强度等于该点电势梯度的负值.例，求（2，3，0）点的电场强度 已知解第三节 电势与电势差四、应用举例例：求半径为R,带电量为Q(电荷无规则分布)的细圆环轴线上任意一点的电势和电场强度按轴线的分量。Q o R r x x 解p 第三节 电势与电势差第四节 静电场中的电介质一、电介质对电场的影响电介质:绝缘体(放在电场中的)电介质 电场 r 实验结论:介质中 电场减弱 名 称 r 名 称 r 干燥空气 1.0006 聚丙烯 3.3 乙醇 26 蒸馏水 81 蜡纸 5 橡