大学物理下 第八章 静电场5.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,静止电荷,静电场,E,U,电场线,等势面,b,a,U,1,U,2,U,3,1,、,图示为静电场的等势线,已知,请画出,a,、,b,两点的电场强度的方向,并比较它们的大小,2,、,已知一高斯面所包围的体积内电荷代数和,q,0,，则可肯定：,(A),高斯面上各点场强均为零,(B),穿过高斯面上每一面元的电场强度通量均为零,(C),穿过整个高斯面的电场强度通量为零,(D),以上说法都不对,问题,:,是否存在着这样的静电场线,?,反证法：,设静电场中存在此类电场线，则可作环路,c,d,b,a,违背静电场的环路定理,即平行线必为均匀场,该电场线不是静电场,.,例,1,、,一带电细线弯成半径为,R,的半圆形，电荷线密度为,=,0,sin,式中,0,为常数，,为半径,R,与,x,轴所成的夹角,(,如图所示,),。试求环心,O,处的电场强度,x,y,例,2,、,电荷,Q,均匀地分布在半径为,R,的球体内，试求距离球心为,r,（,rR),处的电势,例,3,、,两个同轴带电长圆筒,R,1,、,R,2,，,内、外圆筒电势分别,U,1,=2U,0,，,U,2,=U,0,，,U,0,为一已知常量。求两圆筒之间的电势分布。,U,2,U,1,R,1,R,2,x,y,解：,解,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,U,2,U,1,R,1,R,2,解：,习题一,16,书,p8-21,自测练习下,p1 3,a,a,P,M,求,U,M,r,0,r,例,4,、,已知球面,q,、,R,，,带电线,、,l,，,求相互作用力和细,线在电场中的电势能。（,01,级的考题）,r,0,r,例,5,、,分析电偶极子在均匀电场中的运动情况。,（,1,）受力情况,F,+,F,-,（,2,）静电势能,(3),若一电偶极子原来与均匀电场平行，将它转到与电场反平行时，外力作功为多少？,表明：,电偶极子取向与外电场一致时，达到平衡状态；,电偶极子取向与外电场一致时，电势能最低；,第九章 静电场中的导体和电介质,+,+,+,+,+,+,+,+,感应电荷,导电性物质的分类,：,导体、半导体、,绝缘体、超导体,金属导电模型,带正电荷的原子实,构成导体框架、形状、大小（基本不动），自由电子,充满整个导体属公有化。,导体呈电中性,当有外电场或给导体充电，场与导体相互作用，,自由电子重新分布,自由电子,+,+,+,+,+,+,+,+,导体内电场强度,外电场强度,感应电荷电场强度,一、静电场中的导体,1,、静电平衡的条件,静电平衡的条件,+,+,+,+,+,+,E,2,、静电平衡时导体的性质,1),导体是等势体，导体的表面是等势面,2),导体内部净电荷为零，,电荷只能分布在表面,3),导体表面电荷面密度与表面邻近处的场强成正比,4),孤立导体,各处的面电荷密度与其表面的曲率有关,.,Q,P,E,i,=0,Q,P,高斯面,有净电荷,证明,2,反证法：,与静电平衡条件违背，所以导体内部无净电荷,证明,1,若导体内有净电荷，则,高斯面,证明,4,：设相距很远的导体球，用导线线接,Q,R,q,r,证明,3,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,尖端放电现象,荧光质,导电膜,+,高压,场离子显微镜,(FIM),金属尖端的强电场的应用一例,接真空泵或充氦气设备,金属尖端,接地,原理：,样品制成针尖形状，针尖与荧光膜之间加高压，样品附近极强的电场使吸附在表面的,He,原子电离，氦离子沿电场线运动，撞击荧光膜引起发光，从而获得样品表面的图象。,+,+,3,、导体空腔的电荷分布：,（,1,）腔内无电荷,电荷只能分布在外表面,（,2,）腔内有电荷,证明,1):,若内表面存在电荷：,1),由高斯定理知,2),有电场线存在，违背等势体的规律,q,-,q,Q+q,q,-,q,q,+,q,+,电场线如何,?,带电,Q,球壳、点电荷,q,在球心,带电,Q,球壳、点电荷,q,不,在球心,+,q,-,q,Q+q,例,1,、,一个带电金属球,半径,R,1,，,带电量,q,，,放在另一个带电球壳内，其内外半径分别为,R,2,、,R,3,，,球壳带电量为,Q,。,试求此系统的电荷、电场分布以及球与球壳间的电势差。,如果用导线将球壳和球接一下又将如何？,解：,设球壳内外表面电量：,球与金属壳之间的电势差：,如果用导线将球和球壳接一下,