大學(xué)物理知識點(diǎn)(靜電學(xué))課件

第一章主要內(nèi)容總結(jié)一、兩個(gè)基本物理量1、電場強(qiáng)度Fq0E

方向：為正電荷在該點(diǎn)受力的方向描述電場力的性質(zhì)大小：單位電荷在該點(diǎn)受力的大?。?）場強(qiáng)疊加原理n1 2

E

Ei0in0 i

rr

21 q i1

4π點(diǎn)電荷系：

E

E連續(xù)帶電體：(V)r0r

201dq

E

4第一章主要內(nèi)容總結(jié)一、兩個(gè)基本物理量1、電場強(qiáng)度FE方10E

qx4

π

(x2

R2)3

2（2）均勻帶電圓盤的場強(qiáng)2）幾個(gè)典型帶電體的場強(qiáng)公式（1）均勻帶電圓環(huán)的場強(qiáng)ExPR20E

(1x )x2

R220E

無限大0Eqx（2）均勻帶電圓盤的場強(qiáng)2）幾個(gè)典型帶電體的場強(qiáng)2（3）均勻帶電球殼的電場分布（均勻帶電，總電量為Q）OabE

0(r

b)4

r

20Q(r

a)(a

r

b)0Q r3

a34

r

2 b3

a3若a=0,得均勻帶電球體內(nèi)的場強(qiáng)32( ) (r

b)Q r40r

b若球殼無限薄，則不需考慮殼內(nèi)電場，得均勻帶電球面內(nèi)外的場強(qiáng)20

r

)E

Q

/

(4E內(nèi)

0外（3）均勻帶電球殼的電場分布OabE0(rb)43（4）無限長帶電圓柱體的電場分布（均勻帶電，體密度為ρ）E++++++E

r (r

R)

2

0(r

R)

(柱體）20r其中：

R2對無限長帶電圓筒面,因筒內(nèi)無電荷，故有E內(nèi)

0;

E外

/(20r

)(柱面）其中：

2R若帶電圓柱體的半徑無限小，則得無限長帶電直線的場強(qiáng)20rE

（4）無限長帶電圓柱體的電場分布E++Er (rR43）電場強(qiáng)度（或電場力）的計(jì)算對于點(diǎn)電荷系：iin0

i

rr

24πε1 q 0E

i

1對于連續(xù)帶電體：應(yīng)特別注意矢量的運(yùn)算方法Ⅰ0S

qi內(nèi)

E

dS

典型帶電體的場強(qiáng)場強(qiáng)疊加原理方法Ⅲ方法Ⅱ 利用高斯定理求特殊對稱分布帶電體的場強(qiáng)場強(qiáng)與電勢的關(guān)系E

xi

y j

zk

U

U

U

常用方法：化“整”為“零”；補(bǔ)償法；疊加法。3）電場強(qiáng)度（或電場力）的計(jì)算對于點(diǎn)電荷系：iin0 i52、電勢1）靜電勢能Aq0在

A

點(diǎn)處的電勢能：

WA

E

dl

q"0"0AAq

WAU"0"0

E

dl描述電場能的性質(zhì)BrrAABU E

dl2）電勢 3）電勢差（電壓）3）電勢疊加原理n

U i

n0 i1 q

i1

4π

r點(diǎn)電荷系：

U

U1

U2(V)連續(xù)帶電體：

U

1

dq40

r2、電勢Aq0在A點(diǎn)處的電勢能：WA q"064）典型帶電體的電勢分布（3）均勻帶電圓環(huán)軸線上的電勢分布：（1）點(diǎn)電荷場中的電勢分布：（2）均勻帶電球面場中電勢分布：q04

rU

內(nèi)U q

恒量04

R0U q

14

r r外210qU 4

(R2

x2

)4）典型帶電體的電勢分布（3）均勻帶電圓環(huán)軸線上的電勢分布：75）電勢（電勢差、電勢能或電場力做功）的計(jì)算對于點(diǎn)電荷系：nU

i

i

1

4πε0 ri1 q對于連續(xù)帶電體：標(biāo)量直接求和方法Ⅰ"0"UA

方法Ⅱ典型帶電體的電勢電勢疊加原理場強(qiáng)積分法（沿電力線積分）熟記均勻帶電圓環(huán)/圓盤、均勻帶電球面/球體，無限長均勻帶電圓柱面/柱體、無限大帶電平面的E、Ｕ分布。BA AU

AB

E

dl

E

dlWAB

qU

AB常用方法：化“整”為“零”；補(bǔ)償法；疊加法。5）電勢（電勢差、電勢能或電場力做功）的計(jì)算對于點(diǎn)電荷系：n8二、四個(gè)基本規(guī)律1、電荷守恒定律封閉系統(tǒng)中電荷量守恒，非封閉系統(tǒng)電荷量增加(減少)等于從系統(tǒng)邊界面流入(流出)的電荷量。2、庫侖定律有心力平方反比律3、高斯定理0i內(nèi)Sq /

E

dS

有源場4、安培環(huán)路定理L

E

dl

0

保守力場二、四個(gè)基本規(guī)律1、電荷守恒定律封閉系統(tǒng)中電荷量守恒，非封閉9一、靜電場中的導(dǎo)體導(dǎo)體的內(nèi)部和表面都沒有電荷作任何宏觀定向運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。1、導(dǎo)體的靜電平衡狀態(tài)2、導(dǎo)體靜電平衡條件導(dǎo)體內(nèi)任一點(diǎn)的電場強(qiáng)度都等于零導(dǎo)體表面任一點(diǎn) 場強(qiáng)方向垂直于表面→導(dǎo)體為等勢體，導(dǎo)體表面為等勢面3、導(dǎo)體上電荷的分布1)當(dāng)帶電導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)時(shí),導(dǎo)體內(nèi)部處處沒有凈電荷存在,電荷只能分布于導(dǎo)體的表面上.2)導(dǎo)體表面附近的場強(qiáng)方向與表面垂直，大小與該處電荷的面密度成正比.0

E

en一、靜電場中的導(dǎo)體導(dǎo)體的內(nèi)部和表面都沒有電荷作任何宏觀定向運(yùn)10在靜電平衡狀態(tài)下,導(dǎo)體空腔內(nèi)各點(diǎn)的場強(qiáng)等于零，空腔的內(nèi)表面上處處沒有電荷分布.4、空腔導(dǎo)體

(帶電荷Q

)1)

腔內(nèi)無電荷，導(dǎo)體的電荷只能分布在外表面。2)

腔內(nèi)有電荷q,

導(dǎo)體的內(nèi)表面電荷-q,

外表面電荷Q+q空腔q- qQ+qQ在靜電平衡狀態(tài)空腔導(dǎo)體, 外面的帶電體不會(huì)影響空腔內(nèi)部的電場分布;一個(gè)接地的空腔導(dǎo)體,空腔內(nèi)的帶電體對空腔外的物體不產(chǎn)生影響.在靜電平衡狀態(tài)下,導(dǎo)體空腔內(nèi)各點(diǎn)的場強(qiáng)等于零，空腔的內(nèi)表面11E內(nèi)

0U

常量qii

常量原則1.靜電平衡的條件2.基本性質(zhì)方程3.電荷守恒定律ii0SqE

ds

1L

E

dl

0

5、有導(dǎo)體存在時(shí)靜電場的計(jì)算E內(nèi)0U常量qi常量原則1.靜電平衡的條12二、線性、各向同性、均勻電介質(zhì)中的電場

0

r

E

介質(zhì)中

0

E

真空中1、電位移:

1)E

0rE2、電極化強(qiáng)度： P

0(

r000E 0E

3、極化電荷面密度:

Pn4、電場與電荷面密度的關(guān)系:二、線性、各向同性、均勻電介質(zhì)中的電場0r135、 有電介質(zhì)時(shí)的高斯定理如果電荷和介質(zhì)的分布具有一定對稱性：球?qū)ΨQ、柱對稱、鏡面對稱可利用介質(zhì)中的高斯定理求場強(qiáng)。思路：先根據(jù)自由電荷的分布利用介質(zhì)中的高斯定理求出電位移矢量的分布；再由電位移矢量與場強(qiáng)的關(guān)系求出場強(qiáng)的分布。5、 有電介質(zhì)時(shí)的高斯定理如果電荷和介質(zhì)的分布具有一定對稱性14三、電容器及其電容C

QU1、 孤立導(dǎo)體的電容C一個(gè)帶有電荷為Q

的孤立導(dǎo)體,其電勢為U

(無窮遠(yuǎn)處為電勢零點(diǎn))C

qUA

UB2、電容器:兩個(gè)帶有等量異號的導(dǎo)體組成的系統(tǒng).電容器的電容：三、電容器及其電容CQ1、 孤立導(dǎo)體的電容CC q153、三種典型電容器的電容:rdC

0

r

sR2R1rC

4

R1R2

R2

R1R1lR2

C

2

l ln(R2 R1

)3、三種典型電容器的電容:rdC 0rsR216C C1

C2

Cn

1

Cii

1

1

1

1

1

nUUnU1

U2CnC1

C2+q -q+q -q +q -qU1 2 ninC

q

C

C

C

Ci1UC1 C2Cnq1 q2qn4、電容器的串聯(lián)和并聯(lián)(1)電容器的串聯(lián)(2)電容器的并聯(lián)C C1 C2 Cn1i11 117四、靜電場的能量1、電荷系ni iU

qW i

121QU12C

221Q2CU

2

W 2、電容