静电磁场知识点

演讲人：日期：静电磁场知识点目录CONTENTS静电场基本概念静电场中导体与电介质静电场能量与电容静电场中高斯定理及应用磁场基本概念与性质磁场中高斯定理与安培环路定律01静电场基本概念电荷与电场电荷物质的一种基本属性，分为正电荷和负电荷。同性电荷相斥，异性电荷相吸。电场电荷周围空间存在的特殊形态物质，由电荷产生，对电荷有电力作用。电场线描述电场分布和方向的假想曲线，起始于正电荷或无穷远，终止于负电荷或无穷远。电场强度描述电场对电荷作用力的物理量，大小等于单位正电荷在该点所受电场力。电势描述电场中某点电势能的标量，与零电势点选择有关，沿电场线方向电势降低。电势差电场中两点间电势的差值，等于单位正电荷从一点移到另一点电场力做的功。电势能与电势关系电荷在电场中某点电势能等于该点电势与电荷量乘积，电势能变化由电势差决定。等势面电场中电势相等的点构成的面，电荷在等势面上移动时电场力不做功。电势与电势差02静电场中导体与电介质电荷只分布在导体表面在静电平衡状态下，导体内部的电荷将移至导体表面，直到导体表面电荷分布使得内部场强为零。导体内部场强为零导体内部自由电荷的移动会达到一种动态平衡，使得导体内部场强处处为零。导体表面是等势面静电平衡时，导体表面是等势面，表面上的电荷分布会导致外部电场线的垂直分量被抵消。导体静电平衡条件电介质极化现象及微观解释极化现象01电介质在电场中，正负电荷中心会发生相对位移，形成电偶极矩，称为极化。极化机制02极化机制主要包括电子位移极化和离子位移极化。电子位移极化是电子云在电场作用下发生畸变；离子位移极化是正负离子在电场中发生相对位移。极化强度与电场强度关系03极化强度矢量P与电场强度E成正比，且方向相反，P=ε₀(χ-1)E，其中χ为介质的电极化率，ε₀为真空中的电容率。极化对电介质的影响04极化使电介质内部电场减弱，电介质表面极化电荷产生的附加电场与原有电场方向相反，有削弱原电场的作用。03静电场能量与电容电场所具有的能量，通常我们只会讨论在静电场中的能量分布。静电场能量定义W=1/2*E·D，其中E表示电场强度，D表示电位移矢量。静电场能量公式在静电场中，电场能量密度与电场强度的平方成正比，主要集中在电场强度较高的区域。静电场能量分布特点静电场能量计算010203电容器是一种能够储存电场能量的电子元件，由两个导体和它们之间的介质组成。电容是描述电容器储存电荷能力的物理量，其大小等于电容器两端电压与电荷量的比值，即C=Q/U。电容的基本单位是法拉（F），在实际应用中常用微法（μF）或皮法（pF）等单位。电容具有充放电特性，可以储存电场能量并在电路中释放，起到滤波、耦合、旁路等作用。电容器及其电容概念电容器定义电容的定义电容的单位电容的性质04静电场中高斯定理及应用高斯定理的表述静电场中穿过任意闭合曲面的电场线数（或电通量）等于闭合曲面内所有电荷的代数和除以真空中的电容率。高斯定理的证明通过高斯面的电场线数等于闭合曲面内电荷产生的电场线数，推导出高斯定理的公式。高斯定理表述与证明求解电场中的电势分布通过高斯定理求解电场中某点的电势分布，通常需要先求解该点的电场强度，再利用电势与电场强度的关系求出电势。求解点电荷电场强度利用高斯定理求解点电荷在空间中某点的电场强度，通常选取以该点为中心的高斯球面。求解带电体电场强度将带电体视为电荷分布，通过高斯定理求解带电体在空间某点的电场强度，常用于求解具有对称性的带电体电场强度。应用高斯定理求解电场强度05磁场基本概念与性质磁场是由运动电荷或电流产生的，包括永久磁体和感应电流所产生的磁场。磁场来源磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量，是矢量，用符号B表示，国际单位为特斯拉（T）。磁感应强度定义磁场来源及磁感应强度定义洛伦兹力磁场对运动电荷的作用力称为洛伦兹力，其方向垂直于磁场方向和电荷运动方向所构成的平面。带电粒子在磁场中的运动带电粒子在磁场中会受到洛伦兹力的作用而发生偏转，偏转半径与粒子的速度、电荷量以及磁感应强度有关。磁场对运动电荷作用力06磁场中高斯定理与安培环路定律磁场中高斯定理的表述磁场中穿过任意闭合曲面的磁通量等于零，或者说磁场线总是进入和离开闭合曲面。磁场中高斯定理的证明根据磁场的无源性，即磁场线总是闭合的，不会起始或终止于某一点，因此穿过任意闭合曲面的磁通量必然为零。磁场中高斯定理表述与证明安培环路定律的表述计算磁感应强度在稳恒磁场中，磁感应强度B沿任何闭合路径的线积分，等于这闭合路径所包围的各个电流的代数和乘以磁导率。通过选择适当的闭合路径，利用安培环路定律可以计算路径上各点的磁感应强度。安培环路定律及应用判断