物理学02静电市公开课一等奖百校联赛特等奖课件

12.2高斯定律12.2.1、电力线电力线-------形象地描述电场强度矢量大小和方向(1)、电力线上任意一点切线方向为该点电场强度方向；电力线画法要求：(2)、垂直于电力线单位面积内电力线条数，为该点电场强度大小。1第1页因为电场中每一点场强都只能有一个确定方向电力线基本性质：(1)、电力线起自正电荷，止于负电荷；或来自无限远处，或伸向无限远处；(3)、任何两条电力线都不会相交。(2)、不会在没有电荷地方中止，也不会形成闭合曲线；2第2页12.2.1、电场强度通量---电通量电通量-----电场中经过某一平面电力线条数1、匀强电场---S为平面情况当电力线与平面S垂直时当电力线与平面S不垂直时其中：面积矢量为平面单位法线矢量3第3页对闭合曲面2、非匀强电场---S为曲面情况面积元方向4第4页要求----闭合曲面由内向外方向为正是标量，有大小，无方向，有正负。5第5页1、真空中点电荷情况

19世纪中叶，德国物理学家、数学家高斯给出了电通量和场源电荷q之间关系。电场强度大小方向如图12.2.3、高斯定律+6第6页在以q为中心，r为半径球面上，E大小处处相等，方向处处垂直于球面。电通量只与q相关，与r无关7第7页由电力线性质----电力线不会在没有电荷地方中止穿过曲面S1电力线必穿过曲面S2，当然必穿过曲面S3由电力线连续性知，从一侧穿入电力线必定从另一侧穿出与闭合曲面形状无关8第8页2、真空中电荷系情况P点电场对任意闭合曲面S当在S内时当在S外时9第9页在真空中，经过任意闭合曲面电通量，等该闭合曲面内所包围电荷电量代数和倍。----高斯定理(1)、曲面上各点电场强度，是由全部电荷共同产生，有曲面内电荷贡献，也有曲面外电荷贡献；(2)、经过封闭曲面电通量，只决定于曲面内电荷，与曲面外电荷无关。说明：10第10页举例：与相关与无关，与相关去掉，改变，不变。11第11页两条定律相互不独立，形式不一样，本质相同已知对称性电荷分布，求电场分布----用高斯定律已知电场分布，求电荷分布-------------用高斯定律已知电荷分布，求电场分布-------------用库仑定律使用方法区分：两条定律关系：库仑定律高斯定律12第12页E等值点为以OP为半径球面，取该球面为高斯面12.2.4、高斯定律应用例题1：真空中均匀带电球面电场分布球面半径R，带电q(1)、球外任意一点P电场方向沿OP方向(2)、依据高斯定理13第13页取半径r球面为高斯面(3)、球内P点电场方向沿OP方向在处电场强度不连续均匀带电球壳外电场与电荷集中在球心所形成电场分布相同14第14页技巧是选取适当高斯面，将积分式中E从积分号中提出来，回避积分运算。高斯定律应用解题普通步骤：(1)、由电荷分布对称性分析电场分布对称性，分析电场方向和等值点。(2)、用高斯定律计算电场强度15第15页(1)、球外P点场强与上题相同场强大小相同点为半径为r球面，取为高斯面例题2：真空中均匀带电球体电场分布已知：Rq(2)、球内P点电场由电荷分布对称性，E沿OP方向16第16页由高斯定理17第17页+++++无限长均匀带电直线电场强度选取闭合柱形高斯面无限长均匀带电直线，单位长度上电荷，即电荷线密度为，求距直线为处电场强度.对称性分析：轴对称解+例题3：18第18页++++++19第19页真空中无限大均匀带电平面电场分布例题4：已知：单位面积带电(面电荷密度)对称性分析：任意P点，距平面a电场强度方向垂直带电平面取高斯面如图20第20页(1)带电体外电场分布(2)带电体内电场分布解法之一厚度d无限大均匀带电平板场强分布例题5：已知：单位体积内带电(体电荷密度)21第21页(3)带电体内电场解法之二一样得当时，考虑方向性：当时，22第22页方法1：应用高斯定理求解例题6：厚度为d无限大平板，表面带电已知：求：电场强度分布23第23页(2)任何两条电力线都不会相交。小结：1、电力线电力线某点切线方向为该点电场强度方向；垂直于电力线单位面积内电力线条数为该点场强大小。电力线基本性质：(1)电力线起自正电荷，止于负电荷；不会在没有电荷地方中止，也不会形成闭合曲线电力线画法：24第24页2、电通量---电场中经过某一平面电力线条数匀强电场---S为平面非匀强电场---S为曲面3、高斯定律4、