电磁学 第三版 课件.ppt

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1、1点电荷的电场一、静电场力的功试验电荷从点经任意路径到达点。在路径上任一点附近取元位移2结论:在静止点电荷的电场中，电场力对试探电荷所作的功与路径无关。只与路径的起点和终点位置有关。将带电体系分割为许多电荷元，每一个电荷元可看作一个点电荷，根据电场的叠加原理电场力对试验电荷q0做功为结论：静电场力做功，与路径无关.任意带电体的电场3试验电荷在任意给定的静电场中移动时，电场力对q0做的功仅与试验电荷的电量及路径的起点和终点位置有关，而与具体路径无关。静电场是保守场，静电场力是保守力。二、静电场的安培环路定理试验电荷q0在静电场中沿任意闭合路径L运动一周时，电

2、场力对q0做的功A=？结论：沿闭合路径一周，电场力作功为零.安培4结论：在静电场中，场强沿任意闭合路径的线积分（称为场强的环流）恒为零。静电场的环路定理5静电场是无旋场，电场线不能是闭合的.6三、电势能静电场是保守场，保守场必有相应的势能，对静电场则为电势能。电场力做正功，电势能减少.静电场力所做的功就等于电荷电势能增量的负值.6END上式只能确定在电场中电荷位置变化时电势能的变化，而不能确定电荷在电场中某点的电势能。要确定电场中某点的电势能需先确定电场中电势能的零点。令78试验电荷q0在电场中某点的电势能，在数值上等于把它从该点移到零势能处静电场力所作的

3、功。一般规定无穷远处为电势能零点。电荷q0在电场中某点的电势能，在数值上就等于将q0从点移到无穷远处电场力所作的功。8（2）电势能是相对的，与电势能的零点选择有关，零电势能点选择是任意的，以处理问题方便为原则。一般当场源电荷分布在有限区域时，通常选择电荷在无穷远处的电势能为零。（3）电势能是标量，但有正负。（1）电势能仅与电荷及其在静电场的位置有关，可见电势能是属于电荷和电场整个系统的。9说明某点p的电势能Wp与q0之比值取决于电场，对电场中给定的点这比值是一确定的值，定义为该点的电势四、电势电势零点的选取是任意的。电势是标量，单位：伏特10结论：电场中某

4、点p的电势在数值上就等于把单位正电荷从p点移到无穷远处电场力所作的功。1.电势（1）电势描述电场性质的物理量，与试探电荷是否存在无关。（2）电势是标量，但有正负，在电场中沿电力线的方向是电势降低的方向；同一电场线上任意两点的电势不相等。（3）电势是相对量。因此必须在选择了某参考点的电势等于零以后，才可确定其它位置的电势值。原则上，可选取任意位置作为零电势点。对有限带电体而言，常取无穷远处为零电势参考点，在实验工作中，常取大地作为电势的零参考点。11对电势这个物理量需注意以下几点：2.电势差（电压）在实际问题中，需要用到的通常是两点之间的电势差，静电场中任意

5、给定两点的电势之差是完全确定的。沿着电场线方向，电势降低。静电场中任两点和的电势差等于将单位正电荷从点沿任意路径移到点时静电场力所作的功。任一电荷q0在静电场中从点沿任意路径移到点时静电场力所作的功可用电势差表示3.电势的计算点电荷的电场13（1）点电荷的电势r+点电荷电场中，某点的电势与该点到点电荷的距离成反比。当时，，电场中各点的电势都是正的，距离越远，电势越低，在无限远处降到最小值为零。当时，，电场中的各点电势都是负的，距离越远，电势越高，在无限远处升到最大值为零。结论：14q1q3r1r2q2q4r3r4P由电势定义得在由N个点电荷组成的点电荷系产

6、生的电场中，空间任一点的场强为15（2）点电荷系的电势16在点电荷系的电场中，空间某点的电势是各个点电荷单独存在时在该点产生的电势的代数和。该结论称为电势叠加原理。课堂练习：已知正方形顶点有四个等量的点电荷③求该过程中电势能的改变电势能②将从电场力所作的功①求17为点电荷元到场点P的距离此时可将带电体看成是由许多个点电荷的电荷元组成，每个电荷元在电场中P点产生的电势为18（3）连续分不带电体的电势有限带电体，选无穷远处为电势零点；无限带电体，不能选无穷远处为电势零点，否则将导致场中任一点的电势值为无限大，这时只能根据问题在场中选某点为电势零点。根据电势叠加

7、原理，整个带电体在P点产生的电势为电势叠加原理也可应用到由多个带电体共同激发的电场。19注意例8求均匀带电细圆环轴线上的电势。解在环上取电荷元，其在P点产生的电势由叠加原理，整个圆环在P点产生的电势为20讨论21解以O为圆心，取半径为的薄圆环，带电为到P点距离例9半径为R的均匀带电薄圆盘轴线上的电势分布。P点电势讨论例10计算无限长均匀带电直线电场的电势分布。23因为无限长带电直线的电荷分布延伸到无限远的，所以在这种情况下不能用连续分布电荷的电势公式：计算电势，否则必得出无限大的结果，显然是没有意义的。解令无限长直线如图放置，其上电荷线密度为。计算距直线为

8、的任一点P处的电势。24同样也不能直接用公式：来计算电势，不然也将