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1、例6-7 无限大均匀带电平面，电荷面密度为 (单位面 积所带电量)，求平面外电场分布.,2,3,无限大带电平面的电场叠加问题,4,一 静电场力做功的特点,点电荷的电场,5,结论: W仅与qt 的始末位置有关，与路径无关.,6,任意带电体的电场,结论：静电场力做功，与路径无关.,（点电荷的组合）,7,静电场的环路定理,静电场是保守场,结论：沿闭合路径一周，电场力作功为零.,8,静电场的环路定理,三 电势能和电势,选 b 点为电势能零点,一般选无限远处的电势能为零，则,单位：焦耳（J）,静电场是保守场，静电场力是保守力. 静电场力所做的功就等于电荷电势能增量的负值.,重力对物体 m 做功使重力势能
2、减少及在静电场中电场力对正电荷 q 做功使静电势能减少,电势定义：把电荷在电场中某点的电势能与它的电量的比值，称为该点的电势。,电势差,(将单位正电荷从 移到 电场力作的功),电场力做功与电势差,电势差是绝对的，与电势零点的选择无关；,原子物理中能量单位,单位：伏特,电势大小是相对的，与电势零点的选择有关,三 电势的计算,例6-8 一均强电场方向沿 x 轴正向，大小为 ，找出电 势 V 与 x的关系式，设 x = 0 处V = 0。,已知在积分路径上 的函数表达式,利用,例6-9 求点电荷电场的电势分布。,例6-10 求例 6-6 中均匀带电球面的空间电势分布.,电势的叠加原理,点电荷系,根据
3、场强叠加原理,点电荷系电场中某点的电势等于各个点电荷单独存在时在该点产生的电势的代数和。,17,电荷连续分布时,例6-11 电偶极子的 +q 位于 z=a 处，-q 位于 z=-a 处，求 z 轴距电偶极子较远处 (za) 的电势.,例6-12 求均匀带电圆环轴线上任一点的电势，圆环半径为 a，带电 Q.,20,讨 论,21,通过一均匀带电圆平面中心且垂直平面的轴线上任意点的电势.,22,补例3 “无限长”带电直导线的电势.,END,23,一 静电感应 导体的静电平衡条件,1 静电感应：导体中的电荷在电场力作用下宏观定向运动，进行重新分布,+,24,2 静电平衡,25,静电平衡：导体内没有电荷
4、作定向运动的状态,26,静电平衡性质：,（1）导体内部任何一点处的电场强度为零；,（2）导体表面处电场强度的方向，都与导体表面垂直.,27,导体内各点电势相等,（3）导体为等势体,28,导体表面为等势面,（3）导体为等势体,29,静电平衡时导体上电荷的分布,结论：导体内部无净电荷，电荷只分布在导体表面.,1 实心导体,30,2 空腔导体,空腔内无电荷时,电荷分布在表面,31,若内表面带电，必等量异号,结论：空腔内无电荷时，电荷分布在外表面, 内表面无电荷.,与导体是等势体矛盾,32,空腔内有电荷时,结论: 空腔内有电荷+q时，空腔内表面有感应电荷-q，外表面有感应电荷+q,+,q,33,作扁圆
5、柱形高斯面,3 导体表面附近场强与电荷面密度的关系,34,4 导体表面电荷分布规律,35,带电导体尖端附近的电场特别大，可使尖端附近的空气发生电离而成为导体产生放电现象,尖端放电现象,36,37,静电感应 电晕放电 可靠接地,带电云,避雷针的工作原理,+,+,+,+,+,+,+,38,1 屏蔽外电场,二 静电屏蔽,39,补例4 有一外半径R1=10 cm，内半径R2=7 cm 的金属球壳，在球壳中 放一半径R3=5 cm的同心 金属球，若使球壳和球 均带有q=10-8 C的正电 荷，问两球体上的电荷 如何分布？球心电势为 多少？,40,三 电介质 有电介质的静电场,无极分子：（氢、甲烷、石蜡等
6、）,有极分子：（水、有机玻璃等）,电介质,相对电容率,电介质中的电场,42,+ + + + + + + + + + +,- - - - - - - - - - -,电位移矢量 介质中的高斯定理,又因为,43,有介质时的高斯定理,电位移通量,电位移矢量,有介质的电场中，通过任意闭合曲面的电位移通量等于该面所包围的自由电荷的代数和,电位移矢量是为了计算简便而人为引入的辅助矢量，本身没有物理意义.,注意,44,一 孤立导体的电容,单位：,孤立导体带电荷Q与其电势V的比值,真空中球形孤立导体电势（无穷远处为零）,不依赖Q与V，仅与形状尺寸有关,45,例 球形孤立导体的电容,地球,46,电容的大小仅与导
7、体的形状、相对位置、其间的电介质有关，与所带电荷量无关.,二 电容器及其电容,47,当电场强度增大到某一最大值 时，电介质中分子发生电离，从而使电介质失去绝缘性 电介质被击穿,三 电容器电容的计算,步骤,49,1 平行平板电容器,电容器极板间距变化，极板面积变化或极板间电介质变化均会引起电容变化.图示为一种电容式键盘，按键时极板间距离改变而导致电容值改变.,电容式键盘,51,2 圆柱形电容器,52,3 球形电容器的电容,53,4 两半径为 R 的平行长直导线，中心间距为 d，且dR, 求单位长度的电容.,54,一 静电场的能量,+ + + + + + + + +,- - - - - - - -
8、 -,55,电场空间所存储的能量,电场能量密度,导体球内外的空间电场能,57,补例 圆柱形空气电容器中，空气的击穿场强是Eb=3106 Vm-1 ，设导体圆筒的外半径 R2= 10-2 m . 在空气不被击穿的情况下，长圆柱导体的半径R1 取多大值可使电容器存储能量最多？,一 永久磁铁及其特性,1.天然磁铁-磁铁矿（Fe3O4）,2.人造磁铁,有些铁制的物体在经磁石吸引后，本身也具有了吸铁的本领，这就是人造磁铁.,把铁磁性物质，如铁、钴、镍或它们的合金制成各种形状.如条形、马蹄形等，然后通过电流的强磁场进行磁化，制成永久磁铁.,能吸引铁、钴、镍等物质-这种性质叫磁性,具有两极且同性相斥，异性相
9、吸。,地球是一个大磁铁，它的N极位于地理南极附近，S极位于地理北极附近,二 电流的磁效应,1.奥斯特实验,1820年，丹麦科学家奥斯特发表了自己多年的研究成果，即著名的奥斯特实验.,在通电导线的附近小磁针会发生偏转,2.磁铁对电流的作用,把一段直导线水平悬挂在马蹄形磁铁的两极中间，当导线通过电流时，导线就会发生水平方向移动.,磁铁也可给电流施加作用力,3.电流与电流的相互作用,同方向的电流相互吸引. 相反方向的电流相互排斥.,4.载流螺线管的磁场,一个载流的螺线管的行为很像一块条形磁铁.,用右手握住螺线管，弯屈的四指沿电流回绕方向，拇指指向螺线管的N极,三 磁性的起源,1822年法国科学家安培
10、提出了有关物质磁性本质的假说,一切磁现象的根源都是电流.,磁性物质的分子中，存在着小的回路电流，称为 分子电流,磁铁的磁性是分子电流形成的,如果某种物质的分子电流都按一定方向排列起来， 这种物质在宏观上就会显示出N、S极来 。,66,一 磁 场,磁 铁,磁 铁,电 流,电 流,运动电荷,运动电荷,67,二 磁 感 强 度,带电粒子在磁场中运动所受的力与电荷、运动速度、运动方向有关.,（1）实验发现带电粒子在磁场中沿某一特定方向运动时不受力，此方向与电荷无关，与速度大小无关.,68,（2）实验发现带电粒子在磁场中沿其他方向运动时 垂直于 与磁感强度方向所组成的平面.,规定正电荷不受磁场力作用时的速度方向为磁感强度 的方向,（3）实验发现正负电荷所受磁场力的方向相反.,69,（4）实验发现当带电粒子在磁场中垂直于磁感强度方向运动时受力最大.,大小与 无关,70,磁感强度 的定义：,磁感强度大小:,方向：,71,单位 特斯拉,+,运动电荷在磁场中受力,高 斯,END,72,END,有关自然界的一些磁场（近似值）,73,作 业,第174页6 13 6 15 6 16 6 19,
