大学物理静电场教学PPT说课讲解.ppt

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1、大学物理静电场教学PPT主要内容一、实验规律：库仑定律1.点电荷：大小和形状可以忽略的带电体。2.点电荷间的相互作用：矢量表达的库仑定律。q2q1动画演示：点电荷的相互作用思维空间：a.找出作用力与反作用力。b.总结实验规律－库仑定律。c.研究各种位置和电荷组合的作用力之大小和方向。操作说明：电荷可拖动；电量可改变：（正、负、零）。3.力的叠加原理：一个点电荷对象所受力的矢量和。q0q1q3q2思维空间：a.找出所研究的受力对象。b.积分求和的物理意义。c.矢量积分如何计算。力F——牛顿[N]电量q——库仑[C]二、性质抽象：电场及其电场强度1.检验电荷：带电量很少的点电

2、荷。2.空间性质：电场。3.（点电荷的）电场强度定义：4.电场强度的物理意义：电场电荷电荷场强E——[N/C],或者[V/m]三、电场强度叠加原理依据力的叠加原理，各电荷产生的电场之叠加。重点要求动画演示：点电荷的电场及其电力线思维空间：a.正负电荷的电场。b.双电荷叠加电场的大小和方向。c.电场强度为零的点。d.电力线的疏密与场强大小的关系。操作说明：构架：单电荷双电荷；电量可改变：（正、负、零）；点击场空间查看场强大小。四、电场强度的计算1.电偶极子及其电场+q–qrP典型示例思维空间：a.矢量求和：坐标分量分别求和。b.远离电偶极子的场强。c.电偶极子延长线上的场强

3、分布。d.电偶极子产生的电力线。2.均匀带电直线及其电场典型示例0aLxyPydydq=dy常见错误(2)矢量积分求和：坐标分量的标量和。(1)直接标量积分求和难点理解(3)坐标变换(4)合成场强思维空间：a.直线延长线上和垂直平分线上的场强分布。b.半无限长和无限长的情况。3.均匀带电圆盘及其轴线上的电场Poxxds'drdsdaardq=ds=rddrds=rddr典型示例思维空间：a.靠近圆盘盘面的情况。b.远离圆盘的情况。c.带电圆环的情况。d.带电扇面的情况e.矩形平面的情况。第二讲高斯定理及其应用主要内容：电通量，高斯定理重点要求：用高斯原理求电

4、场强度难点理解：高斯面的选取数学方法：通量不积分典型示例：长直圆柱，无限平面，带电球体课外练习：思考题13.8，习题13.6，13.7，13.8，13.10主要内容1.电力线：e–––通过面元dS的电力线的条数.方向：电力线切向大小：电力线密度（2）电力线的性质：①电力线不会中断。②电力线不会相交。（单值）③电力线不会形成闭合曲线，它起始于正电荷终止于负电荷。（1）电力线的定义：一、电力线与电通量动画演示：点电荷的电场及其电力线思维空间：a.电力线的起止情况。b.电力线上的电场强度方向。c.零电场强度点的电力线。d.电力线的疏密与场强大小的关系。动画说明：构架：单电荷双

5、电荷；电量可改变：（正、负、零）；点击场空间查看场强大小。2.电通量：dSS电通量：通过某一曲面的电力线条数。通过面元dS和dS电力线条数相等,通过dS的电力线条数或电通量为主要内容1.点电荷q的电场(1)曲面包围点电荷qqs通过球面的电通量与r无关,只与q有关。二、高斯定理qs1显然,通过包围点电荷q的任意闭合面S的电通量都等于q/0.s2由于φe与r无关,故通过球面S1与S2的电通量均为q/εos(2)曲面不包围点电荷qSq通过曲面S的电通量S2.点电荷系的电场q1,q2,,qn在曲面S之内，qn+1,,qk在曲面S之外。q1,,qn,,qk构成一点

6、电荷系。q1q2qnqn+1qk空间任意一点的电场通过曲面S的电通量(S内ei=qi/0,S外ei=0)通过封闭曲面S的电通量为∑q内：闭曲面内电量的代数和高斯定理:在真空中的静电场内,通过任意封闭曲面的电通量等于该封闭曲面所包围的电荷的电量代数和的1/0倍。说明:(2)等式右端的q内仅仅包含曲面内的电荷。主要内容思维空间：1.静电场中任一闭合曲面S,2.若闭合曲面S上各点场强为零,S面内一定不包围电荷吗？当电荷分布具有某种对称性时,可用高斯定理求场强。步骤:由电荷分布对称性分析电场的对称性应用高斯定理计算场强.关键:选取高斯面.三、高斯定理的应用①E为常数,

7、②E与dS夹角θ恒定,③闭曲面面积易求。重点要求均匀带电球面解:电荷分布球对称性电场分布球对称性。RPor以o为中心,r为半径作同心球面S为高斯面。=(r>R)0(rR)方向沿径向0(rR)(rR)rRoRroP2解:rR时,高斯面内所包围电荷为典型示例无限长均匀带电圆柱面线密度解:取高为l,过场点的同轴圆柱面为高斯面l=(r>R)0(rR)0(r