靜電場電勢能PPT

1、關(guān)于靜電場電勢能第一張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月帶電體在外電場中所受的電場力1、點電荷在外電場中所受的電場力2、帶電體在外電場中所受的電場力基本原理+疊加原理問題：電場力作功有何特點？電場力作功與哪種能量有關(guān)？第二張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月10.4靜電場的環(huán)路定理 電勢能一靜電場力的功、點電荷電場中靜電場力的功E第三張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月EG靜電場力：靜電場力的功：萬有引力：萬有引力的功： 萬有引力做功與路徑無關(guān)，萬有引力是保守力！靜電場力做功與路徑無關(guān)，靜電場力是保守力！點電荷電場力作功與萬有引力作功的比較第四張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于20

2、22年6月靜電力做功的特點以單個點電荷產(chǎn)生的電場為例baLq0點電荷對q0 做功與路徑無關(guān)第五張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月2任意靜電場力的功ab由疊加原理可知：靜電場力作功與路徑無關(guān)，靜電場力是保守力！第六張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月二、靜電場的環(huán)路定理即沿任一閉合路徑移動電荷靜電場力所作的功為零。靜電場中電場強度的環(huán)流恒為零 沿閉合路徑一周靜電場力所作的功定義：靜電場的環(huán)流靜電場的環(huán)路定理的物理意義：靜電場是無旋場，其電力線是不閉合的。abcd第七張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月abG引力做功等于引力勢能的減少！靜電場力做功等于靜電勢能的減少！引力勢能第

3、八張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月三電勢能1、電勢能的定義靜電場力作的功=電勢能的減少電荷在靜電場中所具有的能量ab2、電勢能與電場力作功的關(guān)系第九張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月注意：1）只有在靜電場中才能引入電勢能；2）電勢能屬于電荷與靜電場共有，是系統(tǒng)的能量，是電荷與靜電場的相互作用能。ab3）電勢能的計算選定某一點P0為電勢能零點很多情況下選無限遠為電勢能零點第十張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月該物理量與試驗電荷q0無關(guān)，反映了電場自身的某種性質(zhì)。10.5 電勢 電勢差一、電勢 u單位正電荷在該點所具有的電勢能。將單位正電荷從該點移到電勢能零點（無窮遠點）

4、電場力所作的功！1、電勢的定義單位電荷在電場中具有的電勢能為：第十一張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月2、電勢差將單位正電荷從a移到b電場力所作的功靜電場中任意兩點的電勢之差意義： 3、電勢與電勢能的關(guān)系第十二張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月二、電勢 u單位正電荷在該點所具有的電勢能。將單位正電荷從該點移到電勢能零點（無窮遠點）電場力所作的功！一、電勢能電荷在靜電場中所具有的能量電勢能與電場力作功的關(guān)系復 習第十三張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月電勢差將單位正電荷從a移到b電場力所作的功靜電場中任意兩點的電勢之差3、電勢與電勢能的關(guān)系第十四張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作

5、于2022年6月電場力的功、電勢差、電勢能之間的關(guān)系討論:.2.給定電荷分布或電場分布E時如何計算電勢？電場力作正功系統(tǒng)的電勢能降低電場力作負功系統(tǒng)的電勢能增加第十五張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月二、點電荷產(chǎn)生的電勢由電勢定義得：電勢的定義：似乎要計算電勢需先計算電場強度E。需選擇一條方便的積分路線 注意：電勢能零點電勢零點選在了無限遠處！第十六張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月討論 對稱性：大?。簈0 u0 ruq0 u0ru在以q為球心的同一球面上各點的電勢相等點電荷的電勢u1u2r(最小)u=0(最大)u=0第十七張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月根據(jù)電場疊加

6、原理，場中任一點的三、電勢疊加原理若場源為的點電荷系場強電勢點電荷系產(chǎn)生的電勢等于各點電荷單獨存在產(chǎn)生的電勢的代數(shù)和但須有共同的電勢零點！第十八張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 四、電勢的計算方法一：定義法應(yīng)用條件：電場分布可以由高斯定理簡單求出方法二：疊加法基本原理+疊加原理：由點電荷的電勢，再由疊加原理計算任意帶電體的電勢。點電荷的電勢第十九張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月例1 已知正方形頂點有四個等量的點電荷r = 5cm求該過程中電勢能的增加求求將 的點電荷從移到O點電場力所作的功.電勢能 電場力作負功同號電荷相互靠近，相互作用增強。第二十張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作

7、于2022年6月均勻帶電圓環(huán)半徑為R，電量q 。解建立如圖坐標系，選取電荷元 dq例2圓環(huán)軸線上一點的電勢求RPoxrdl 方法一：電勢疊加法點電荷電勢:第二十一張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月積分路徑取軸向RPoxrdq 方法二：電勢定義法第二十二張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月定義法1）由高斯定理求出場強分布2）由電勢的定義PinPout例3 求均勻帶電球面電場中電勢的分布，已知R，q第二十三張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月均勻帶電球面電場中電勢的分布ORru1.均勻帶電球面球內(nèi)任意一點的電勢等于球表面的電勢。2.均勻帶電球面球外任意一點的電勢等于將電荷集中于

8、球心的點電荷的電勢。結(jié)論：第二十四張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月例4 求等量異號的同心帶電球面的電勢分布已知由高斯定理可以求得：由電勢定義 解: 方法一 定義法P1先求內(nèi)部任一點第二十五張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月P2再求中部任一點最后求外部任一點P3第二十六張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十七張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月方法二 電勢疊加法ORrVORArVRB第二十八張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月ORArVRB第二十九張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月例5 求電荷線密度為的無限長帶電直線空間中的電勢分布。解: 取無窮遠

9、為勢能零點xOPxp第三十張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月取a點為電勢零點, a點距離帶電直線為xa(場中任意一點P 的電勢表達式最簡捷)離帶電直線的距離取xOPxpaxa第三十一張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 已知電場強度E的分布可以求出電場中任一點的電勢u。問題：已知電勢u的分布可以求出電場中任一點的電場強度E 嗎？第三十二張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月10.6 等勢面 電勢與電場強度的微分關(guān)系10.6.1 等勢面+(2)等勢面的獲得:(3)等勢面的繪制利用電勢的解析表達式: 點電荷電場中的等勢面： 點電荷電場中的等勢面是同心球面。(1)等勢面定義 ：由電

10、場中電勢相等的點組成的曲面規(guī)定：相鄰等勢面之間的電勢差相等實驗測量法描繪等勢面第三十三張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月電偶極子的等勢面均勻電場的等勢面第三十四張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月(4) 等勢面的性質(zhì)等勢面與電場線處處正交令q在面上有元位移沿電場線移動 沿等勢面移動電荷，電場力做功為零沿電場線方向電勢降低即:等勢面與電場線處處正交.第三十五張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 等勢面較密集的地方場強大，較稀疏的地方場強小。（后面證明之） 課堂練習：由等勢面比較a、b點的場強大小和確定a、b點的場強方向.已知由于a點比b點等勢面密度大, 所以可知:等勢面與電場線處處正交;電場線指向電勢降低的方向;第三十六張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月10.6.2 場強與電勢的微分關(guān)系電勢與場強的積分關(guān)系為：電勢與場強的微分關(guān)系如何呢？數(shù)學證明法在直角坐標系中有：所以第三十七張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月1、負號表示沿場強的方向電場線方向電勢是降低的； 利用場強與電勢的微分關(guān)系，可以在已知電勢分布的情況下，通過偏微分來求得場強的分布。2、等勢面越密集處電場強度越大。第三十八張，PPT