电磁学1第一章静电场

1、第一部分 静电场研究静止电荷产生的电场的特性1 基本性质 电荷守恒定律； 库仑定律； 场强的定义； 叠加原理；2 基本定理 高斯定理； 环路定律。 3 两个物理量 电场强度E，矢量，电场力的作用量； 电势U， 标量，电场力做功的物理量。电场强度E的计算1.由定义直接计算-对点电荷；2.电场叠加原理 -非对称带电体；3.高斯定理 -对称性带电体；电势U的计算1.由定义直接计算 -对点电荷；2.电势叠加 -简单带电体；3.由E求导计算 -复杂带电体；常见电场、电势分布场叠加方法：点电荷，电偶极子，带电直导线、圆环、圆盘，利用高斯定理：无限长直线、无穷大平面，球壳，球体，圆筒，圆柱1 点电荷的场和电

2、势由库仑定律电场强度为电势为连续电荷的场（非对称分布）取点荷元 对于 其场强体电荷密度 ：面电荷密度 ：线电荷密度 ：其中 体元。其中 面元；其中 线元；总场强【注】：三种电荷密度 、 和 可以是常量，也可以是变量。高斯定理通过任意闭合曲面的电通量面内电量的代数和，与面外电荷无关高斯定理应用定理反映了静电场的性质有源场 提供求带电体周围的电场强度的方法 球对称的电场轴对称的电场无限大带电平面的电场电势电势能、电势差、电势 可以与重力做功类比电场力做正功，电势能将减少电场力做负功，电势能将增加q0在 P点的电势能q0在 Q点的电势能电场力的功电势差的定义从中扣除q0,即引入电势P、Q两点之间的电

3、势差定义为从P点到Q点移动单位正电荷时电场力所作的功单位正电荷的电势能差空间某点的电势值为了确定某点的值，需要选择零点一般选择无穷远为电势零点,P点电势值为两点之间电势差可表为两点电势值之差单位：1V(伏特）1J/C电势叠加原理点电荷组有 连续带电体有求电势用电势定义求： 用电势叠加原理求 两个均匀带电的同心球面，半径分别为Ra和Rb，带电总量分别为Qa和Qb,求图中、区内的电势分布已知场强求电势小结： 求一点电势要已知这点到无穷远的场强分布； 电势叠加要先求各带电体单独存在时的电势，然后再叠加； 电势是标量，叠加是标量叠加，比场强叠加容易 电场强度和电势已知场强 可求电势已知电势 可否求场强

4、？电势和电场联系静电场中的导体静电平衡条件导体刚放入匀强电场中 只要 E不为零，自由电子作定向运动 改变电荷分布，产生附加场两者大小相等，方向相反完全抵消达到静电平衡 静电平衡条件一般情况导体静电平衡时的性质导体是一个等势体，导体表面是等势面； 导体内部场为零；电荷只分布在导体表面，导体内部无电荷；孤立导体电荷分布有以下定性规律 尖端放电：如果场强大到可以使其周围空气电离“尖端放电”。 导体空腔 导体空腔一般分为两类 腔内没有带电体 腔内有带电体 讨论两类空腔在静电平衡时的电场、电势和电荷分布 ，只讨论达到平衡的情况 。腔内无带电体 包围导体空腔的导体壳内表面上处处没有电荷，电荷分布在导体外表面，空腔内处处E=0，空腔内处处电势相等。电容和电容器 孤立导体的电容 孤立导体：空间只有一个导体，在其附近没有其它导体和带电体物理意义：使导体每升高单位电势所需的电量定义 电容器导体附近有其它导体存在，则导体的电势不仅与它本身所带的电量有关，而且还与其它导体的形状和相对位置有关。孤立导体球电容器 电容器储能 电容器的串、并联电容器并联，相当S 增大，U 相同，Q C 电容器串联，相当于d 增大，Q 相同， C1C2Cn 图2.9 电容器串联 C1C2Cn 图2.10 电容器并联 由则得由则得电介质一. 电介质的极化1. 无极分子的位移极