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1、第1页，共125页，编辑于2022年，星期三电荷守恒定律电荷守恒定律：在一个与外界没有电荷交换的系统内在一个与外界没有电荷交换的系统内,正负电荷的代数和在任何物理过程中保持不变。正负电荷的代数和在任何物理过程中保持不变。电荷的电荷的量子化效应量子化效应：q=ne8-1 电场电场 电场强度电场强度一、电荷的性质一、电荷的性质电荷的电荷的种类：种类：正电荷、负电荷正电荷、负电荷电荷的电荷的性质：性质：同号相斥、异号相吸同号相斥、异号相吸电量：电量：带电体所带电荷的多少带电体所带电荷的多少 单位：单位：库仑库仑 符号：符号：C第2页，共125页，编辑于2022年，星期三二、库仑定律二、库仑定律电荷电
2、荷q1作用于电荷作用于电荷q2的力。的力。真空中两个静止的点电荷之间的作用力真空中两个静止的点电荷之间的作用力（静电力静电力），），与它们所带电量的乘积成正比，与它们之间的距离的平方与它们所带电量的乘积成正比，与它们之间的距离的平方成反比，作用力方向沿着这两个点电荷的连线。成反比，作用力方向沿着这两个点电荷的连线。真空介电常数。真空介电常数。单位矢量，由单位矢量，由施力物体指向受力物体施力物体指向受力物体。第3页，共125页，编辑于2022年，星期三注意：只适用真空中两个点电荷之间注意：只适用真空中两个点电荷之间第4页，共125页，编辑于2022年，星期三数学表达式数学表达式离散状态离散状态连
3、续分布连续分布静电力的叠加原理静电力的叠加原理 作用于某电荷上的总静电力等于其他点电荷单独存在作用于某电荷上的总静电力等于其他点电荷单独存在时作用于该电荷的静电力的矢量和。时作用于该电荷的静电力的矢量和。第5页，共125页，编辑于2022年，星期三静电力的两种观点静电力的两种观点电荷电荷电荷电荷“静电力静电力”应为应为“电场力电场力”。静电力的传递不需要媒介，不需要时间。静电力的传递不需要媒介，不需要时间。超距作用超距作用：近距作用：近距作用：法拉第指出，静电力的媒介是电场，法拉第指出，静电力的媒介是电场，电荷产生电电荷产生电场；电场对其他电荷有力的作用。场；电场对其他电荷有力的作用。电场电场
4、电场电场 电荷电荷A电荷电荷B产生产生产生产生作用作用作用作用三、电场与电场强度三、电场与电场强度第6页，共125页，编辑于2022年，星期三1、电场、电场叠加性叠加性研究方法：研究方法：能法能法引入电势引入电势 u力法力法引入场强引入场强对外表现：对外表现：a.对电荷（带电体）施加作用力对电荷（带电体）施加作用力b.电场力对电荷（带电体）作功电场力对电荷（带电体）作功2、电场强度、电场强度场源场源电荷电荷试验试验电荷电荷第7页，共125页，编辑于2022年，星期三a.由由 是否能说，是否能说，与与 成正比，与成正比，与 成反比？成反比？讨论讨论b.一总电量为一总电量为Q0的金属球，在它附近的
5、金属球，在它附近P点产生的场强点产生的场强为为 。将一点电荷。将一点电荷q0引入引入P点，测得点，测得q实际受力实际受力 与与 q之比为之比为 ，是大于、小于、还是等于，是大于、小于、还是等于P点的点的第8页，共125页，编辑于2022年，星期三3、点电荷的电场强度、点电荷的电场强度第9页，共125页，编辑于2022年，星期三4、场强叠加原理、场强叠加原理点电荷系点电荷系点电荷系的电场点电荷系的电场第10页，共125页，编辑于2022年，星期三场强在坐标轴上的投影场强在坐标轴上的投影连续带电体连续带电体第11页，共125页，编辑于2022年，星期三电荷元随不同的电荷分布应表达为电荷元随不同的电
6、荷分布应表达为体电荷体电荷面电荷面电荷线电荷线电荷第12页，共125页，编辑于2022年，星期三例例1电偶极子电偶极子如图已知：如图已知：q、-q、rl，电偶极矩电偶极矩求：求：A点及点及B点的场强点的场强解：解：A点点 设设+q和和-q 的场强的场强 分别为分别为 和和四、电场强度的计算四、电场强度的计算第13页，共125页，编辑于2022年，星期三第14页，共125页，编辑于2022年，星期三对对B点：点：第15页，共125页，编辑于2022年，星期三结论结论电偶极子在远处所产生的电场强度比点电荷的随电偶极子在远处所产生的电场强度比点电荷的随r递减的递减的速度快得多速度快得多第16页，共1
7、25页，编辑于2022年，星期三例例2 计算电偶极子在均匀电场中所受的合力和合力矩计算电偶极子在均匀电场中所受的合力和合力矩已知已知解：合力解：合力合力矩合力矩将上式写为矢量式将上式写为矢量式 力矩总是使电矩力矩总是使电矩 转向转向 的方向，以达到稳定平衡状态的方向，以达到稳定平衡状态可见：可见：力矩最大；力矩最大；力矩最小。力矩最小。第17页，共125页，编辑于2022年，星期三例例3 求一均匀带电圆环轴线上任一点求一均匀带电圆环轴线上任一点 x处的电场。处的电场。已知：已知：q、a、x。yzxxpardq第18页，共125页，编辑于2022年，星期三 当当dq位置发生变化时，它所激发的电场
8、矢位置发生变化时，它所激发的电场矢量构成了一个圆锥面。量构成了一个圆锥面。由对称性由对称性a.yzxdq第19页，共125页，编辑于2022年，星期三yzxxpadqr 第20页，共125页，编辑于2022年，星期三讨论讨论（1）当当 的方向沿的方向沿x轴正向轴正向当当 的方向沿的方向沿x轴负向轴负向（2）当当x=0,即在圆环中心处，即在圆环中心处，当当 x 第21页，共125页，编辑于2022年，星期三（3）当当 时，时，这时可以这时可以把带电圆环看作一个点电荷把带电圆环看作一个点电荷这正反映了这正反映了点电荷概念的相对性点电荷概念的相对性第22页，共125页，编辑于2022年，星期三例例4
9、 求均匀带电圆盘轴线上任一点的电场。求均匀带电圆盘轴线上任一点的电场。已知：已知：q、R、x 求：求：Ep解：细圆环所带电量为解：细圆环所带电量为由上题结论知：由上题结论知：RPxr第23页，共125页，编辑于2022年，星期三讨论讨论1.当当Rx（无限大均匀带电平面的场强）（无限大均匀带电平面的场强）第24页，共125页，编辑于2022年，星期三2.当当R0第47页，共125页，编辑于2022年，星期三R+rq第48页，共125页，编辑于2022年，星期三Rq解：解：rR电量电量高斯定理高斯定理场强场强电通量电通量第50页，共125页，编辑于2022年，星期三均匀带电球体电场强度分布曲线均匀
10、带电球体电场强度分布曲线ROrER第51页，共125页，编辑于2022年，星期三 高高斯斯面面解解:具有面对称具有面对称高斯面高斯面:柱面柱面例例3.求求 均匀带电无限大平面的电场，均匀带电无限大平面的电场，已知已知 S第52页，共125页，编辑于2022年，星期三高高斯斯面面lr解：场具有轴对称解：场具有轴对称 高斯面：圆柱面高斯面：圆柱面例例4.求均匀带电无限长圆柱面的电场，求均匀带电无限长圆柱面的电场，沿轴线方向单位长度带电量为沿轴线方向单位长度带电量为。(1)r R高高斯斯面面lr第54页，共125页，编辑于2022年，星期三8-3静静电场的环路定理电场的环路定理 电势电势保守力保守力
11、其中其中则则与路径无关与路径无关一一、静电场力所作的功静电场力所作的功第55页，共125页，编辑于2022年，星期三推广推广(与路径无关与路径无关)结论结论 试验电荷在任何静电场中移动时，静电场力所做的功只与试验电荷在任何静电场中移动时，静电场力所做的功只与路径的起点和终点位置有关，而与路径无关。路径的起点和终点位置有关，而与路径无关。第56页，共125页，编辑于2022年，星期三二、静电场的环路定理二、静电场的环路定理abcd即静电场力移动电荷沿任一闭合路径所作的功为零。即静电场力移动电荷沿任一闭合路径所作的功为零。q0沿闭合路径沿闭合路径 acbda 一周电场力所作的功一周电场力所作的功在
12、静电场中，电场强度的环流恒为零。在静电场中，电场强度的环流恒为零。静电场的静电场的环路定理环路定理静电场的两个基本性质：静电场的两个基本性质：有源且处处无旋有源且处处无旋第57页，共125页，编辑于2022年，星期三b点电势能点电势能则则ab电场力的功电场力的功Wa属于属于q0及及 系统系统试验电荷试验电荷 处于处于a点电势能点电势能注意注意三、电势能三、电势能保守力的功保守力的功=相应势能的减少相应势能的减少所以所以 静电力的功静电力的功=静电势能增量的负值静电势能增量的负值第58页，共125页，编辑于2022年，星期三定义电势差定义电势差 电场中任意两点电场中任意两点 的电的电势之差（电压
13、）势之差（电压）四、电势四、电势单位正电荷在该点单位正电荷在该点所具有的电势能所具有的电势能单位正电荷从该点到无穷远单位正电荷从该点到无穷远点点(电势零电势零)电场力所作的功电场力所作的功 a、b两点的电势差等于将单位正电荷从两点的电势差等于将单位正电荷从a点移到点移到b时，电场力所做的功。时，电场力所做的功。定义定义电势电势 第59页，共125页，编辑于2022年，星期三将电荷将电荷q0从从ab电场力的功电场力的功注意注意1、电势是相对量，电势零点的选择是任意的。、电势是相对量，电势零点的选择是任意的。2、两点间的电势差与电势零点选择无关。、两点间的电势差与电势零点选择无关。3、电势零点的选
14、择。、电势零点的选择。第60页，共125页，编辑于2022年，星期三根据电场叠加原理场中任一点的根据电场叠加原理场中任一点的1、电势叠加原理、电势叠加原理若场源为若场源为q1、q2 qn的点电荷系的点电荷系场强场强电势电势各点电荷单独存在时在该点电势的代数和各点电荷单独存在时在该点电势的代数和五、电势的计算五、电势的计算第61页，共125页，编辑于2022年，星期三1.1.点电荷电场中的电势点电荷电场中的电势如图如图 P点的场强为点的场强为 由电势定义得由电势定义得讨论讨论 对称性对称性大小大小以以q为球心的同一球面上的点电势相等为球心的同一球面上的点电势相等2、电势的计算、电势的计算第62页
15、，共125页，编辑于2022年，星期三由电势叠加原理，由电势叠加原理，P的电势为的电势为点电荷系的电势点电荷系的电势连续带电体的电势连续带电体的电势由电势叠加原理由电势叠加原理P P第63页，共125页，编辑于2022年，星期三 根据已知的场强分布，按定义计算根据已知的场强分布，按定义计算 由点电荷电势公式，利用电势叠加原理计算由点电荷电势公式，利用电势叠加原理计算电势计算的两种电势计算的两种方法方法：第64页，共125页，编辑于2022年，星期三例例1、求电偶极子电场中任一点求电偶极子电场中任一点P的电势的电势由叠加原理由叠加原理其中其中第65页，共125页，编辑于2022年，星期三例例2、
16、求均匀带电圆环轴线求均匀带电圆环轴线 上的电势分布。上的电势分布。已知：已知：R、q解解:方法一方法一 微元法微元法方法二方法二 定义法定义法由电场强度的分布由电场强度的分布第66页，共125页，编辑于2022年，星期三解解解解:方法一、方法一、方法一、方法一、叠加法叠加法叠加法叠加法(微元法微元法微元法微元法)任一圆环面积任一圆环面积例例3、求均匀带电球面电场中电势的分布，已知求均匀带电球面电场中电势的分布，已知R，q第67页，共125页，编辑于2022年，星期三第68页，共125页，编辑于2022年，星期三 方法二方法二 定义法定义法由高斯定理求出场强分布由高斯定理求出场强分布由定义由定义
17、第69页，共125页，编辑于2022年，星期三解解:场强分布场强分布电势零点选在平板上电势零点选在平板上例例4.求无限大带电平板的电势分布求无限大带电平板的电势分布第70页，共125页，编辑于2022年，星期三课堂练习课堂练习：1.求等量异号的同心带电球面的电势差求等量异号的同心带电球面的电势差 已知已知+q、-q、RA、RB解解:由高斯定理由高斯定理由电势差定义由电势差定义 第71页，共125页，编辑于2022年，星期三求单位正电荷沿求单位正电荷沿odc 移至移至c ，电场力所作的功，电场力所作的功 将单位负电荷由将单位负电荷由 O O电场力所作的功电场力所作的功2.如图已知如图已知+q、-
18、q、R第72页，共125页，编辑于2022年，星期三一、一、等势面等势面等势面等势面：电场中电势相等的点组成的曲面电场中电势相等的点组成的曲面+六、六、电场强度与电场强度与 电势梯度电势梯度的关系的关系第73页，共125页，编辑于2022年，星期三+电偶极子的等势面电偶极子的等势面第74页，共125页，编辑于2022年，星期三 等势面的性质等势面的性质等势面与电场线处处正交，等势面与电场线处处正交，电场线指向电势降低的方向。电场线指向电势降低的方向。令令q在面上有元位移在面上有元位移沿电场线移动沿电场线移动 a,b为等势面上任意两点为等势面上任意两点,移动移动q从从a到到b第75页，共125页
19、，编辑于2022年，星期三 等势面较密集的地方场强大，等势面较密集的地方场强大，较稀疏的地方场强小。较稀疏的地方场强小。规定规定:场中任意场中任意两相邻等势面两相邻等势面间的电势差相等间的电势差相等 课堂练习：课堂练习：由等势面确定由等势面确定a、b点的场强大小和方向点的场强大小和方向已知已知第76页，共125页，编辑于2022年，星期三2、电场强度与电势梯度的关系、电场强度与电势梯度的关系单位正电荷从单位正电荷从 a到到 b电场力的功电场力的功电场强度沿某一电场强度沿某一方向的分量方向的分量沿该方向电势的变化率的负值沿该方向电势的变化率的负值一般一般所以所以方向上的分量方向上的分量 在在第7
20、7页，共125页，编辑于2022年，星期三或或u的梯度的梯度:的方向与的方向与u的梯度反向，即指向的梯度反向，即指向u降落的方向降落的方向电势梯度是一个电势梯度是一个矢量矢量，它的，它的大小大小为电势沿等势面法线方向为电势沿等势面法线方向的变化率，它的的变化率，它的方向方向沿等势面法线方向且指向电势增大的沿等势面法线方向且指向电势增大的方向。方向。第78页，共125页，编辑于2022年，星期三例例1利用场强与电势梯度的关系，利用场强与电势梯度的关系，计算均匀带电细计算均匀带电细圆环轴线上一点的场强。圆环轴线上一点的场强。解解:第79页，共125页，编辑于2022年，星期三1、导体的静电平衡性质
21、、导体的静电平衡性质无外电场时无外电场时8-4 静电场中的导体和电介质静电场中的导体和电介质一、一、静电场中的导体静电场中的导体第80页，共125页，编辑于2022年，星期三导体的静电感应过程导体的静电感应过程加上外电场后加上外电场后E0第81页，共125页，编辑于2022年，星期三导体的静电感应过程导体的静电感应过程加上外电场后加上外电场后E0+第82页，共125页，编辑于2022年，星期三导体的静电感应过程导体的静电感应过程加上外电场后加上外电场后E0+第83页，共125页，编辑于2022年，星期三导体的静电感应过程导体的静电感应过程加上外电场后加上外电场后E0+第84页，共125页，编辑
22、于2022年，星期三导体的静电感应过程导体的静电感应过程加上外电场后加上外电场后E0+第85页，共125页，编辑于2022年，星期三导体的静电感应过程导体的静电感应过程加上外电场后加上外电场后E0+第86页，共125页，编辑于2022年，星期三导体的静电感应过程导体的静电感应过程加上外电场后加上外电场后E0+第87页，共125页，编辑于2022年，星期三导体的静电感应过程导体的静电感应过程加上外电场后加上外电场后E0+第88页，共125页，编辑于2022年，星期三导体的静电感应过程导体的静电感应过程加上外电场后加上外电场后E0+第89页，共125页，编辑于2022年，星期三导体的静电感应过程导
23、体的静电感应过程加上外电场后加上外电场后E0+第90页，共125页，编辑于2022年，星期三导体的静电感应过程导体的静电感应过程+加上外电场后加上外电场后E0+第91页，共125页，编辑于2022年，星期三+导体达到静电平衡导体达到静电平衡E0感应电荷感应电荷感应电荷感应电荷第92页，共125页，编辑于2022年，星期三金属球放入前电场为一均匀场金属球放入前电场为一均匀场第93页，共125页，编辑于2022年，星期三金属球放入后电力线发生弯曲金属球放入后电力线发生弯曲 电场为一非均匀场电场为一非均匀场+导体的导体的静电平衡静电平衡 当导体放入静电场时，将产生感应电荷，这种电荷与电场当导体放入静
24、电场时，将产生感应电荷，这种电荷与电场相互影响、相互制约，当满足一定的条件时，导体内部和表面相互影响、相互制约，当满足一定的条件时，导体内部和表面上都没有电荷作定向运动。上都没有电荷作定向运动。第94页，共125页，编辑于2022年，星期三导体内部任意点的场强为零。导体内部任意点的场强为零。导体表面附近的场强方向处处与表导体表面附近的场强方向处处与表面垂直。面垂直。等势体等势体等势面等势面导体内导体内导体表面导体表面静电平衡静电平衡性质性质导体是导体是等势体等势体，导体表面是，导体表面是等势面等势面,且导体内部且导体内部电势等电势等于于导体表面导体表面电势。电势。第95页，共125页，编辑于2
25、022年，星期三导体内没有净电荷，电荷只分布在导体表面上。导体内没有净电荷，电荷只分布在导体表面上。+2、静电平衡下导体上的电荷分布、静电平衡下导体上的电荷分布（1）实心导体）实心导体在导体内部围绕任意点作一小封闭曲面在导体内部围绕任意点作一小封闭曲面S第96页，共125页，编辑于2022年，星期三（2）空心导体）空心导体,腔内腔内无无带电体带电体+电荷分布在导体外表面电荷分布在导体外表面体内包围空腔取高斯面体内包围空腔取高斯面S内表面无电荷内表面无电荷第97页，共125页，编辑于2022年，星期三 腔体内表面所带的电量和腔内带电体所带的电量等量异腔体内表面所带的电量和腔内带电体所带的电量等量
26、异号，腔体外表面所带的电量由电荷守恒定律决定。号，腔体外表面所带的电量由电荷守恒定律决定。未引入未引入q1时时放入放入q1后后（3）空心导体）空心导体,腔内腔内有有带电体带电体+第98页，共125页，编辑于2022年，星期三 导体表面上的电荷分布情况，不仅与导体表面形导体表面上的电荷分布情况，不仅与导体表面形状有关，还和它周围存在的其他带电体有关。状有关，还和它周围存在的其他带电体有关。静电场中的孤立带电体：静电场中的孤立带电体：导体上电荷面密度的大小与该处导体上电荷面密度的大小与该处表面的曲率表面的曲率有关。有关。曲率较大，表面曲率较大，表面尖而凸出部分尖而凸出部分，电荷面密度较大，电荷面密
27、度较大曲率较小，表面曲率较小，表面比较平坦部分比较平坦部分，电荷面密度较小，电荷面密度较小曲率为负，表面曲率为负，表面凹进去的部分凹进去的部分，电荷面密度最小，电荷面密度最小导体表面上的电荷分布导体表面上的电荷分布第99页，共125页，编辑于2022年，星期三尖端放电尖端放电 尖端场强特别强，足以使周围空气分子电离而使尖端场强特别强，足以使周围空气分子电离而使空气被击穿，导致空气被击穿，导致“尖端放电尖端放电”。形成形成“电风电风”第100页，共125页，编辑于2022年，星期三静静电电屏屏蔽蔽 接地封闭导体壳（或金属丝网）外部的场接地封闭导体壳（或金属丝网）外部的场不受壳内电荷的影响。不受壳
28、内电荷的影响。封闭导体壳（不论接地与否）内部的电场封闭导体壳（不论接地与否）内部的电场不受外电场的影响；不受外电场的影响；+因接地，外表面积趋于无穷因接地，外表面积趋于无穷大，故其电荷密度为零。大，故其电荷密度为零。第101页，共125页，编辑于2022年，星期三电荷守恒定律电荷守恒定律静电平衡条件静电平衡条件3、有导体存在时场强和电势的计算、有导体存在时场强和电势的计算第102页，共125页，编辑于2022年，星期三例例.已知已知R1 R2 R3 q Q求求 电荷及场强分布；球心的电势电荷及场强分布；球心的电势 如用导线连接如用导线连接A、B，再作计算，再作计算解解:由高斯定理得由高斯定理得
29、电荷分布电荷分布场场强强分分布布第103页，共125页，编辑于2022年，星期三球心的电势球心的电势 场场强强分分布布第104页，共125页，编辑于2022年，星期三球壳外表面带电球壳外表面带电用导线连接用导线连接A、B，再作计算，再作计算连接连接A、B，中和中和第105页，共125页，编辑于2022年，星期三练习练习 已知已知:两金属板两金属板(面积面积S）带电分别为）带电分别为q1、q2；求：求：1、2、3、4第106页，共125页，编辑于2022年，星期三练习练习 已知已知:两金属板两金属板(面积面积S）带电分别为）带电分别为q1、q2；求：求：1、2、3、41、周围空间的电场怎样的分布
30、？、周围空间的电场怎样的分布？2、右板接地，电荷又怎样分布？、右板接地，电荷又怎样分布？第107页，共125页，编辑于2022年，星期三 有极分子：分子正负电荷中心不重合。有极分子：分子正负电荷中心不重合。无极分子：分子正负电荷中心重合；无极分子：分子正负电荷中心重合；电电介介质质CH+H+H+H+正负电荷正负电荷中心重合中心重合甲烷分子甲烷分子+正电荷中心正电荷中心负电荷负电荷中心中心H+HO水分子水分子分子电偶极矩分子电偶极矩1、电介质的极化、电介质的极化二、二、静电场中的电介质静电场中的电介质第108页，共125页，编辑于2022年，星期三（1）无极分子的位移极化）无极分子的位移极化+-
31、+He+-+-qq第109页，共125页，编辑于2022年，星期三+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-1 1）位移极化是分子的等效正负电荷作用中心）位移极化是分子的等效正负电荷作用中心 在电场作用下发生位移的现象。在电场作用下发生位移的现象。2 2）介质极化时在介质表面出现极化电荷。）介质极化时在介质表面出现极化电荷。极化电荷极化电荷极化电荷极化电荷结论：结论：3)3)极化电荷也称为极化电荷也称为束缚电荷束缚电荷。第110页，共125页，编辑于2022年，星期三（2）有极分子的转向极化）有极分子的转向极化+无外电场时无外电场时电矩取向不同电矩取向不同两端面出现两端面出现
32、极化电荷层极化电荷层转向外电场转向外电场加上外场加上外场第111页，共125页，编辑于2022年，星期三电极化强度电极化强度(矢量矢量)单位体积内分子电偶极矩的矢量和单位体积内分子电偶极矩的矢量和描述了电介质极化强弱，反映了电介质内分子电偶极矩排描述了电介质极化强弱，反映了电介质内分子电偶极矩排列的有序或无序程度。列的有序或无序程度。2、极化强度极化强度单位是单位是 库仑库仑/米米2 2、C/mC/m2 2.第112页，共125页，编辑于2022年，星期三3、极化强度与极化电荷的关系、极化强度与极化电荷的关系大量实验证明：对于各向同性的电介质，大量实验证明：对于各向同性的电介质，极化强度极化强
33、度 与电场与电场 有如下关系：有如下关系：均匀介质极化时，其表面上某点的极化电荷面密度，均匀介质极化时，其表面上某点的极化电荷面密度，等于该处电极化强度在外法线上的分量。等于该处电极化强度在外法线上的分量。-电极化率（由介质本身电极化率（由介质本身性质决定的常数，是反映性质决定的常数，是反映介质本身性质的物理量介质本身性质的物理量)。第113页，共125页，编辑于2022年，星期三4、电位移、电位移 电介质中的高斯定理电介质中的高斯定理真空中的高斯定理真空中的高斯定理电介质中的高斯定理电介质中的高斯定理+第114页，共125页，编辑于2022年，星期三定义电位移矢量定义电位移矢量介质中的高斯定
34、理介质中的高斯定理自由电荷自由电荷自由电荷自由电荷 通过任意闭合曲面的通过任意闭合曲面的电位移通量电位移通量，等于该闭合曲，等于该闭合曲面所包围的面所包围的自由电荷的代数和自由电荷的代数和。第115页，共125页，编辑于2022年，星期三真空中真空中介质中介质中介质的相对介电常数介质的相对介电常数介质的介电常数介质的介电常数是一个辅助量，没有具体的物理意义。是一个辅助量，没有具体的物理意义。第116页，共125页，编辑于2022年，星期三一、一、电容器电容器及其电容及其电容孤立导体：附近没有其他导体和带电体孤立导体：附近没有其他导体和带电体单位：法拉（单位：法拉（F）、微法拉（）、微法拉（F）
35、、皮法拉（）、皮法拉（pF）孤立导体的电容孤立导体的电容孤立导体球的电容孤立导体球的电容 C=40R电容电容使导体升高单位电势所需的电量使导体升高单位电势所需的电量。8-5 静电场的能量静电场的能量第117页，共125页，编辑于2022年，星期三 导体组合导体组合,使之不受使之不受周围导体的影响周围导体的影响 电容器电容器电容器的电容：当电容器的两极板分别带有电容器的电容：当电容器的两极板分别带有等值异号等值异号 电荷电荷q时，电量时，电量q与两极板间相应的电与两极板间相应的电 势差势差uA-uB的比值。的比值。电容器电容器第118页，共125页，编辑于2022年，星期三平行板电容器平行板电容
36、器已知：已知：S、d、0设设A、B分别带电分别带电+q、-qA、B间场强分布间场强分布电势差电势差由定义由定义讨论讨论讨论讨论与与有关有关；第119页，共125页，编辑于2022年，星期三开关倒向开关倒向a,电容器充电。电容器充电。开关倒向开关倒向b,电容器放电。电容器放电。灯泡发光灯泡发光电容器释放能量电容器释放能量电源提供电源提供 计算电容器带有电量计算电容器带有电量Q，相应电势差为，相应电势差为U时所具时所具有的能量。有的能量。二、二、电容器的电容器的能量能量第120页，共125页，编辑于2022年，星期三任任一一时时刻刻终终了了时时刻刻外力做功外力做功电容器的电能电容器的电能第121页
37、，共125页，编辑于2022年，星期三电场能量体密度电场能量体密度描述电场中能量分布状况描述电场中能量分布状况1、对平行板电容器、对平行板电容器电场存在的空间体积电场存在的空间体积三三、静电场的能量与能量体密度静电场的能量与能量体密度电场是电能的携带着电场是电能的携带着第122页，共125页，编辑于2022年，星期三对任一电场，电场强度非均匀对任一电场，电场强度非均匀2、电场中某点处单位体积内的电场能量、电场中某点处单位体积内的电场能量第123页，共125页，编辑于2022年，星期三例：例：计算球形电容器的能量计算球形电容器的能量 已知已知RA、RB、q解：场强分布解：场强分布取体积元取体积元能量能量第124页，共125页，编辑于2022年，星期三课课堂堂讨讨论论比较均匀带电球面和均匀带电球体所储存的能量。比较均匀带电球面和均匀带电球体所储存的能量。第125页，共125页，编辑于2022年，星期三