物理竞赛-电磁学

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1、高中物理竞赛讲座南京师大附中唐龙9/7/20211nsfz唐龙第二篇电磁学第1章电场9/7/20212nsfz唐龙§1.1静电场高斯定理宏观物体带电量e的整数倍。夸克——1、电荷的量子性电子电量一、电荷与电现象9/7/20213nsfz唐龙2、电荷守恒定律——电绝缘系统中，电荷的代数和保持常量。+-电子对湮灭+-电子对产生3、电荷相对论不变性在相对运动的参考系中测的带电体的电量等。9/7/20214nsfz唐龙电荷1受电荷2的力真空中的介电常数二、库仑定律与电场强度9/7/20215nsfz唐龙线度足够地小——场点确定；电量充分地小——不至于使源电荷重新分布。

2、1、试验电荷大小：单位电荷受力方向：正电荷受力单位：N/C、V/m说明定义电场强度2、Q0只是使场显露出来，即使无Q0，也存在。9/7/20216nsfz唐龙点电荷试验电荷方向试验电荷受力场强叠加原理由定义三、电场叠加原理9/7/20217nsfz唐龙电荷连续分布的带电体的场强场强叠加原理分量式Q9/7/20218nsfz唐龙例题均匀带电细棒，长L，电荷线密度，求：中垂面上的场强。解：yx09/7/20219nsfz唐龙一般yx09/7/202110nsfz唐龙已知：总电量Q；半径R。求：均匀带电圆环轴线上的场强。x（2）R<

3、/7/202111nsfz唐龙例题x已知：总电量Q；半径R。求：均匀带电圆盘轴线上的场强。当R>>x无限大带电平面场强9/7/202112nsfz唐龙1、电场线电场中假想的曲线疏密——表征场强的大小（穿过单位垂直截面的电场线数=附近的场强大小）切线方向——场强的方向+++任何两条电场线不会在无电荷处相交。四、高斯定理9/7/202113nsfz唐龙2、电通量eSS1、均匀电场2、均匀电场=S3、非均匀电场、任意曲面dS单位：Vm9/7/202114nsfz唐龙K.F.Gauss——德国物理学家、数学家、天文学家定理：真空中的静电场内，通过

4、任意封闭曲面的电通量等于曲面内所包围的电荷电量的代数和除以真空介电常数。=0>0<03、高斯定理规定外法线为正向。9/7/202115nsfz唐龙0R4、高斯定理的应用对于具有某种对称性的电场，用高斯定理求场强简便。例题求电量为Q、半径为R的均匀带电球面的场强分布。源球对称场球对称RE选高斯面9/7/202116nsfz唐龙例题求：电量为Q、半径为R的均匀带电球体的场强分布。解：选择高斯面——同心球面r0ERR9/7/202117nsfz唐龙,且同一柱面上E大小相等。？r例题求：电荷线密度为的无限长带电直线的场强分布。解：选择高斯面——同轴柱面上下底面

5、0思考：如果线粗细不可忽略，空间场强分布如何？9/7/202118nsfz唐龙求：电荷面密度为的无限大均匀带电平面的场强分布。解：选择高斯面——与平面正交对称的柱面侧面底面++++++++++且大小相等；例题9/7/202119nsfz唐龙++++++++++++当场源是几个具有对称性的带电体时，可用高斯定理分别求各带电体单独存在时的场强，再作矢量叠加。例题求：电荷面密度分别为1、2两个平行放置的无限大均匀带电平面的场强分布。ABC当1=-2=解：带电平板电容器间的场强++++++++++++9/7/202120nsfz唐龙§1.2场强环路定理电势

6、电场力作功A1–2=？试验电荷Q0从P1P2沿任意路径场强环路定理P1Q0Q原点OP2静止点电荷场是保守力场所有静电场都一、电场力的功9/7/202121nsfz唐龙保守力作功与路径无关，只取决于系统的始末位形。存在由位形决定的函数WP——势能函数保守力作功以损失势能为代价。系统——电场+试验电荷——在P1处的电势能A1-2=WP1-WP2当r22位形势能为0二、电势能电势1、电势能9/7/202122nsfz唐龙定义P1点的电势1、单位正电荷放在P1处，系统的电势能。2、把单位正电荷从P1处移到0电势（无限远）处，电场力所做的功。单位：V（伏特）静电场中

7、任意两点P1、P2间的电势差P2P1O把单位正电荷从P1处沿任意路径移到P2处电场力做的功。2、电势9/7/202123nsfz唐龙把从P1处移到P2处电场力做的功可表示为U1U2Q00A120Q00A120U1U2情况自行讨论在静电场中释放正电荷向电势低处运动正电荷受力方向沿电力线方向结论：电力线指向电势减弱的方向。讨论：9/7/202124nsfz唐龙1、根据定义例题求：点电荷电场的电势分布Q·P解：已知设无限远处为0电势，则电场中距离点电荷r的P点处电势为点电荷电场的电势分布0U三、电势的计算9/7/202125nsfz唐龙例题2求：

8、均匀带电球面的电场的电势分布.解：已知