第12章 真空中的靜電場

1課程指導(dǎo)課一第12章真空中的靜電場§1電荷庫侖定律§2電場與電場強度§3高斯定理§4電勢§5等勢面與電勢梯度教師：鄭采星大學(xué)物理2網(wǎng)絡(luò)資源與交流空間湖南大學(xué)課程中心/G2S/ShowSystem/Index.aspx3特別推薦！4從金屬帶電的靜電實驗演示電場的存在，講解導(dǎo)體的靜電平衡與靜電屏蔽現(xiàn)象，引出靜電現(xiàn)象中尖端放電與金屬尖端附近強電場的應(yīng)用[場離子顯微鏡(FIM)]；用尖端放電與避雷針的模擬實驗，介紹雷電的成因和防雷擊的常知；最后介紹涉及電的基本常識如高壓帶電作業(yè)、觸電及其急救等。5介紹電介質(zhì)的概念，用模擬實驗演示在一定條件下，絕緣體會變成導(dǎo)體；講解電介質(zhì)極化和對電場的影響，介紹電介質(zhì)在電容等方面的應(yīng)用（如增加電容、監(jiān)控等）。從磁介質(zhì)的磁化講解磁介質(zhì)的性能，特別是鐵磁質(zhì)，延伸到應(yīng)用（如電磁爐）。用模擬實驗演示在一定條件下，鐵磁質(zhì)也會變成順磁質(zhì)。通過對電路通斷電實驗，觀察自感和互感現(xiàn)象。6本講從奇妙的北極光現(xiàn)象引入地磁場對帶電粒子的作用威力，講述了磁場的成因，磁場對電流或帶電運動粒子的磁場力或磁力矩作用規(guī)律，介紹直流單相和多級電動機的動力原理和流行的電動自行車應(yīng)用，交流單相和三相電動機的動力特點，引入交流電動機變頻技術(shù)及其在生活中的應(yīng)用，最后介紹磁場的其他應(yīng)用，包括質(zhì)譜儀、磁流體動力、回旋加速器和電磁起重等。7本講從電磁感應(yīng)現(xiàn)象出發(fā)，講述電動勢的產(chǎn)生原理，進(jìn)一步擴展到直流和交流發(fā)電機，三相交流發(fā)電機和三相四線動力電力系統(tǒng)；接著介紹電磁感應(yīng)的渦流效應(yīng)在加熱、阻尼、驅(qū)動和電動上的應(yīng)用，列舉了生活中的電磁爐和微波爐的工作原理，電磁互感的應(yīng)用；最后介紹了電磁波的形成，天線結(jié)構(gòu)和工作原理，與實際天線結(jié)合闡述了天線的應(yīng)用。8910基本要求教學(xué)基本內(nèi)容、基本公式第12章真空中的靜電場掌握電場強度、電場強度迭加原理，電場強度的計算；掌握電力線、電通量、真空中的高斯定理及其應(yīng)用；掌握電場力的功。理解電場強度的環(huán)流。掌握電勢差、電勢、電勢迭加原理及電勢（能）與電勢（能）差的計算。理解等勢面。了解電場強度與電勢梯度的關(guān)系。1.庫侖定律,

靜電力的疊加原理q1q2q0q2r2q1r1112.任意帶電體（連續(xù)帶電體)電場中的場強的計算：(1)將帶電體分成很多元電荷

dq,先求出它產(chǎn)生的場強的大小

dE和方向(2)將dE按坐標(biāo)軸方向分解，求得dEx,

dEy,

dEz(3)

對帶電體積分，可得總場強：注意：直接對dE積分是常見的錯誤一般E

dEdqP體密度面密度線密度123.高斯定理以及應(yīng)用:在真空中，靜電場通過任意閉合曲面的電通量，等于面內(nèi)所包圍的自由電荷代數(shù)和除以真空介電常數(shù)。點電荷系連續(xù)分布帶電體關(guān)鍵:

選取合適的閉合曲面（Gauss面）(3)應(yīng)用高斯(Gauss)定理計算場強(1)由電荷分布對稱性分析電場的對稱性(2)據(jù)電場分布的對稱性選擇合適的閉合曲面只有當(dāng)電荷和電場分布具有某種對稱性時,才可用高斯(Gauss)定理求場強?；静襟E如下：134.電勢計算的兩種方法方法一、利用點電荷電勢公式及電勢疊加原理求電勢方法二、5.場強與電勢的關(guān)系電勢梯度

在直角坐標(biāo)系中141.半徑為R的帶電細(xì)圓環(huán)，其電荷線密度為

=

0cos

，式中

0為一常數(shù)，

為半徑R與x軸所成的夾角，如圖所示．試求環(huán)心O處的電場強度．解：在任意角

處取微小電量dq=

dl，它在O點產(chǎn)生的場強為：yRxf