第12章 真空中的静电场

1课程指导课一第12章真空中的静电场§1电荷库仑定律§2电场与电场强度§3高斯定理§4电势§5等势面与电势梯度教师：郑采星大学物理2网络资源与交流空间湖南大学课程中心/G2S/ShowSystem/Index.aspx3特别推荐！4从金属带电的静电实验演示电场的存在，讲解导体的静电平衡与静电屏蔽现象，引出静电现象中尖端放电与金属尖端附近强电场的应用[场离子显微镜(FIM)]；用尖端放电与避雷针的模拟实验，介绍雷电的成因和防雷击的常知；最后介绍涉及电的基本常识如高压带电作业、触电及其急救等。5介绍电介质的概念，用模拟实验演示在一定条件下，绝缘体会变成导体；讲解电介质极化和对电场的影响，介绍电介质在电容等方面的应用（如增加电容、监控等）。从磁介质的磁化讲解磁介质的性能，特别是铁磁质，延伸到应用（如电磁炉）。用模拟实验演示在一定条件下，铁磁质也会变成顺磁质。通过对电路通断电实验，观察自感和互感现象。6本讲从奇妙的北极光现象引入地磁场对带电粒子的作用威力，讲述了磁场的成因，磁场对电流或带电运动粒子的磁场力或磁力矩作用规律，介绍直流单相和多级电动机的动力原理和流行的电动自行车应用，交流单相和三相电动机的动力特点，引入交流电动机变频技术及其在生活中的应用，最后介绍磁场的其他应用，包括质谱仪、磁流体动力、回旋加速器和电磁起重等。7本讲从电磁感应现象出发，讲述电动势的产生原理，进一步扩展到直流和交流发电机，三相交流发电机和三相四线动力电力系统；接着介绍电磁感应的涡流效应在加热、阻尼、驱动和电动上的应用，列举了生活中的电磁炉和微波炉的工作原理，电磁互感的应用；最后介绍了电磁波的形成，天线结构和工作原理，与实际天线结合阐述了天线的应用。8910基本要求教学基本内容、基本公式第12章真空中的静电场掌握电场强度、电场强度迭加原理，电场强度的计算；掌握电力线、电通量、真空中的高斯定理及其应用；掌握电场力的功。理解电场强度的环流。掌握电势差、电势、电势迭加原理及电势（能）与电势（能）差的计算。理解等势面。了解电场强度与电势梯度的关系。1.库仑定律,

静电力的叠加原理q1q2q0q2r2q1r1112.任意带电体（连续带电体)电场中的场强的计算：(1)将带电体分成很多元电荷

dq,先求出它产生的场强的大小

dE和方向(2)将dE按坐标轴方向分解，求得dEx,

dEy,

dEz(3)

对带电体积分，可得总场强：注意：直接对dE积分是常见的错误一般E

dEdqP体密度面密度线密度123.高斯定理以及应用:在真空中，静电场通过任意闭合曲面的电通量，等于面内所包围的自由电荷代数和除以真空介电常数。点电荷系连续分布带电体关键:

选取合适的闭合曲面（Gauss面）(3)应用高斯(Gauss)定理计算场强(1)由电荷分布对称性分析电场的对称性(2)据电场分布的对称性选择合适的闭合曲面只有当电荷和电场分布具有某种对称性时,才可用高斯(Gauss)定理求场强。基本步骤如下：134.电势计算的两种方法方法一、利用点电荷电势公式及电势叠加原理求电势方法二、5.场强与电势的关系电势梯度

在直角坐标系中141.半径为R的带电细圆环，其电荷线密度为

=

0cos

，式中

0为一常数，

为半径R与x轴所成的夹角，如图所示．试求环心O处的电场强度．解：在任意角

处取微小电量dq=

dl，它在O点产生的场强为：yRxf