高二物理竞赛电场强度通量 高斯定理课件

1一电场线(1)

切线方向为电场强度方向1

规定2特点(1)始于正电荷或无穷远，止于负电荷，非闭合线，也不在无电荷外中断.典型电场的电场线分布图形(2)疏密表示电场强度的大小(2)任何两条电场线不相交.2几种电荷的线分布的实验现象：单个点电极3正负点电极4两个同号的点电极5单个带电平板电极6分别带正负电的平行平板电极7带异号电荷的点电极和平板电极8“怒发冲冠”9二电场强度通量(电通量)通过电场中某个面的电场线数1定义2表述

匀强电场，垂直平面时.10二电场强度通量通过电场中某个面的电场线数1定义2表述

匀强电场，与平面夹角.11

非匀强电场&曲面S

12

非均匀电场，闭合曲面S.“穿出”“穿进”13

例1三棱柱体放置在如图所示的匀强电场中.求通过此三棱柱体的电场强度通量.解S1S214S1S215高斯定理是反映静电场性质的一个基本定理。一.问题的提出：由①进一步认清静电场的性质；②便于电场的求解；③解决由场强求电荷分布的问题。为何还要引入高斯定理？原则上，任何电荷分布的电场强度都可以求出，目的：16在点电荷q的电场中，通过求电通量导出.三高斯定理1

高斯定理的导出高斯定理库仑定律电场强度叠加原理高斯高斯(C.F.Gauss17771855）

德国数学家、天文学家和物理学家，有“数学王子”美称，他与韦伯制成了第一台有线电报机和建立了地磁观测台，高斯还创立了电磁量的绝对单位制.18

点电荷位于球面中心+19

点电荷在任意闭合曲面内+20+

点电荷在任意闭合曲面外动画21

点电荷系的电场22在真空中静电场，穿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.2高斯定理高斯面归纳总结：233高斯定理的讨论(1)高斯面：闭合曲面.(2)电场强度：所有电荷的总电场强度.(3)电通量：穿出为正，穿进为负.(4)

仅面内电荷对电通量有贡献.(5)

静电场：有源场.24四高斯定理应用举例用高斯定理求电场强度的一般步骤为

对称性分析；根据对称性选择合适的高斯面；应用高斯定理计算.25将上面结果推广至任意连续电荷分布四.几点说明1.高斯定理是平方反比定律的必然结果；2.由的值决定，与分布无关；3.是总场强，它由q内

和q外共同决定；4.高斯面为几何面，q内和q外总能分清；5.高斯定理也适用于变化电场；VdvS26分析:例1求：电荷面密度为

的无限大均匀带电平面的场强分布由对称性可知与带电面垂直27解：选择高斯面——与平面正交对称的柱面侧面底面且

大小相等；2829无限大带电平面的电场叠加问题30R例2求电量为Q、半径为R的均匀带电球面的场强分布电荷分布具有球对称性电场分布具有球对称性分析:dSdSp31Q例2-1

设有一半径为R

,均匀带电Q的球面.求球面内外任意点的电场强度.对称性分析：电场强度分布具有球对称解高斯面：半径为同心球面

(1)R高斯面：半径为同心球面高斯面：半径为同心球面高斯面：半径为同心球面高斯面：半径为同心球面高斯面：半径为同心球面高斯面：半径为同心球面高斯面：半径为同心球面32

(2)Q33例2-2求：电量为Q

,半径为R

的均匀带电球体的场强分布

解：

选择高斯面——同心球面1.球面外(r>R)2.球面内(r<R)340ERrR35例3

求电荷线密度为的无限长均匀带电直线的场强分布(a)过空间任意一点的电力线都与带电直线垂直且相交(b)到带电直线距离相等的各点的场强的大小相等分析:QPO36解：选择高斯面——同轴柱面侧面,且同一侧面上E大小相等lR371）需通过待求的区域；小结应用高斯定理求场强的要点：适用对象：有球、柱、平面对称的某些电荷分布。方法要点：（1）分析的对称性；（2）选取高斯面的原则：2）在S上待求处，且等大，使得其余处必须有38正点电荷与负点电荷的电场线一对等量异号点电荷的电场线一对不等量异号点电荷的电场线带电平行板电容器的电场线一对等量正点电荷的电场线典型电场的电场线分布图形39+正点电荷与负点电荷的电场线-40一对等量正点电荷的电场线++41-+一对等量异号点电荷