高二物理競賽：電場的能量課件

1+++++++++---------一帶電系統(tǒng)的能量+電容器貯存的電能（任何結(jié)構(gòu)電容器）或2二電場能量電場能量體密度的公式適用于任何電場.電場能量體密度3總電場能量在真空中各向同性的電介質(zhì)各向異性的電介質(zhì)(與方向不同)4例9.17計(jì)算均勻帶電球體的靜電能.球的半徑為R，帶電量為Q.為簡單起見，設(shè)球內(nèi)、外介質(zhì)的介電常數(shù)均為.解解法一：直接計(jì)算定域在電場中的能量.E沿著球的半徑方向，大小為5得靜電場能量6*解法二：當(dāng)帶電球體的半徑為r時(shí)帶有電量此時(shí)帶電球體表面電勢這時(shí)增加一個(gè)厚度為dr的薄帶電球殼，帶電球增加的電量dq為7帶電球半徑增大dr時(shí)，帶電球體增加靜電能半徑為R的均勻帶電球體的靜電能兩種解法結(jié)果相同.8一電場電場強(qiáng)度

庫侖定律場強(qiáng)疊加原理場強(qiáng)的計(jì)算點(diǎn)電荷的電場點(diǎn)電荷系的電場9電荷連續(xù)分布的帶電體的電場二電通量高斯定理

高斯定理為封閉曲面時(shí)10三電場力的功電勢結(jié)論：試驗(yàn)電荷在任何靜電場中移動(dòng)時(shí)，靜電場力所作的功，只與電場的性質(zhì)、試驗(yàn)電荷的電量大小及路徑起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置有關(guān)，而與路徑無關(guān).1.電場力的功靜電場的環(huán)流定理：在靜電場中，場強(qiáng)E的環(huán)流恒等于零。（靜電場是保守場）2.靜電場的環(huán)流定理113.電勢電勢差電勢零點(diǎn)選擇方法：有限帶電體以無窮遠(yuǎn)為電勢零點(diǎn)，實(shí)際問題中常選擇地球電勢為零.4.電勢的計(jì)算點(diǎn)電荷電場的電勢電勢疊加原理12四電場強(qiáng)度與電勢的關(guān)系場強(qiáng)與電勢梯度的關(guān)系電場中某一點(diǎn)的場強(qiáng)沿某一方向的分量，等于電勢沿該方向上變化率的負(fù)值。電場中任意一點(diǎn)的場強(qiáng)等于該點(diǎn)電勢梯度的負(fù)值.電勢梯度的單位為伏特/米(V/m)13五靜電場中的導(dǎo)體導(dǎo)體的靜電平衡導(dǎo)體內(nèi)電場強(qiáng)度外電場強(qiáng)度感應(yīng)電荷電場強(qiáng)度空腔內(nèi)無帶電體的情況空腔內(nèi)有帶電體情況空腔導(dǎo)體可以屏蔽外電場,使空腔內(nèi)物體不受外電場影響.這時(shí),整個(gè)空腔導(dǎo)體和腔內(nèi)的電勢也必處處相等.14六靜電場中的電介質(zhì)電位移矢量在靜電場中通過任意閉合曲面的電位移通量等于閉合面內(nèi)自由電荷的代數(shù)和.有電介質(zhì)時(shí)的高斯定理七電容電容器

電容的大小僅與導(dǎo)體的尺寸、形狀、相對(duì)位置、其間的電介質(zhì)有關(guān).與q和U