《第七章 静电场习题课.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第七章 静电场习题课.ppt（32页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、静电场习题课一一.基本要求基本要求1.掌握电场强度的概念和电场掌握电场强度的概念和电场叠加原理，掌握已知电荷的分叠加原理，掌握已知电荷的分布，计算电场强度的方法。布，计算电场强度的方法。2.理解静电场的两个基本定理，掌握用理解静电场的两个基本定理，掌握用高斯定理计算电场强度的方法。高斯定理计算电场强度的方法。3.掌握电场力做功特点，掌握电势的概掌握电场力做功特点，掌握电势的概念和电势叠加原理，掌握已知电荷分布念和电势叠加原理，掌握已知电荷分布计算电势的方法计算电势的方法4 掌握导体静电平衡条件及掌握导体静电平衡条件及 性质，并会用于分析实际问题性质，并会用于分析实际问题5 正确计算有电介质和导
2、体存在时的电正确计算有电介质和导体存在时的电场，理解有介质时的高斯定理场，理解有介质时的高斯定理7 掌握电容器的各类问题计算掌握电容器的各类问题计算6 了解电介质极化机理，理解了解电介质极化机理，理解 之间的关系之间的关系8 理解静电场能量的计算理解静电场能量的计算二二.基本内容基本内容2.电场强度的计算电场强度的计算定义定义 （矢量：大小和方向）（矢量：大小和方向）电场强度的叠加原理电场强度的叠加原理1.电场强度电场强度 和电场强度叠和电场强度叠加原理加原理（1）点电荷的电场强度）点电荷的电场强度（2）点电荷系的）点电荷系的电场强度电场强度（3）带电体的电场强度）带电体的电场强度“电荷元电荷
3、元”电场的叠加电场的叠加（4）“基本形状元基本形状元”的的叠加（矢量叠加）叠加（矢量叠加）（5）补偿（叠加）法）补偿（叠加）法（矢量叠加）（矢量叠加）（6）高斯定理求解）高斯定理求解方法：分析电场方法：分析电场 选选适当适当形状高斯面形状高斯面 计算计算 和和 由定理解出由定理解出注：只有当电荷的分布，以及电场的分布具有某种对称性时，才有可能应用定理求出电场强度 几种典型带电体电场强度：几种典型带电体电场强度：（）无限长带电直线无限长带电直线无限大平板无限大平板 球壳内外电场球壳内外电场3.电势电势（2）试验电荷沿任意闭合路径一周，电）试验电荷沿任意闭合路径一周，电场力做功为零，则场力做功为零
4、，则（1）电场力做功）电场力做功特点：与路径无关，只与试验电荷和路特点：与路径无关，只与试验电荷和路径始末位置有关径始末位置有关(环路定理环路定理)（3）电势定义）电势定义（4）电势差）电势差 零电势选择；电势值的相对性零电势选择；电势值的相对性4.电势的计算电势的计算（1）点电荷的电势）点电荷的电势（2）点电荷系的电势）点电荷系的电势（3）带电体电势）带电体电势（4）定义式）定义式一种典型带电体的电势一种典型带电体的电势均匀带电球壳均匀带电球壳5 导体静电平衡条件导体静电平衡条件（3）导体是等势体）导体是等势体（4）导体电荷分布在外表面，孤立导体）导体电荷分布在外表面，孤立导体的电荷面密度沿
5、表面分布与各处曲率成的电荷面密度沿表面分布与各处曲率成正比正比（1）导体内部电场强度为零）导体内部电场强度为零（2）导体表面电场强度垂直导体表面）导体表面电场强度垂直导体表面6 电容和电容器电容和电容器（2）计算方法及几种典型电）计算方法及几种典型电容器的电容容器的电容（1）定义）定义 平板电容器平板电容器同心球形电容器同心球形电容器同轴圆柱形电容器同轴圆柱形电容器7静电场中的电介质（1）电介质的极化现象）电介质的极化现象（2）电介质中的电场强度）电介质中的电场强度（3）基本规律）基本规律8 静电场的能量（1）（2）电容器能量）电容器能量三三.讨论讨论1.关于高斯定理关于高斯定理 的讨论的讨论
6、（1）若）若 ，则高斯面上各点的，则高斯面上各点的 一定处处为零一定处处为零 （不一定！）（不一定！）例例（2）如果高斯面上）如果高斯面上 处处为处处为零，能否认为高斯面内一定零，能否认为高斯面内一定无电荷无电荷。（4）高斯定理只是适用于具有对称性的）高斯定理只是适用于具有对称性的静电场静电场（3）如果高斯面上）如果高斯面上 处处不为零，能否处处不为零，能否说明高斯面内一定有电荷说明高斯面内一定有电荷（不一定！电荷在高斯面外！）（不一定！电荷在高斯面外！）（不一定（不一定 ）（对静电场都适用！但是（对静电场都适用！但是 ）（5）只有高斯面内的电荷对高斯面的通）只有高斯面内的电荷对高斯面的通量有
7、贡献。高斯面外的电荷和对高斯面量有贡献。高斯面外的电荷和对高斯面通量无贡献通量无贡献（对！）（对！）在点电荷在点电荷 和和 的静电场中，做如下的三的静电场中，做如下的三个闭合面个闭合面 求通过各闭合面的电通量求通过各闭合面的电通量 .讨论讨论1点点 电场强度是否变化？电场强度是否变化？穿过高斯面穿过高斯面 的的 有否变化？有否变化？将将 从从 移到移到*讨论讨论2（不变）（不变）（变）（变）2 电场强度通量电场强度通量（）（）（）（）（）（）（）（）0REx x讨论讨论4讨论讨论3 电场强度为电场强度为 的均匀电场，的均匀电场，的方向与的方向与oxox轴正轴正向平行，穿过半径为向平行，穿过半径
8、为R R的半球面的电场强度通量为：的半球面的电场强度通量为：（D）（）（）（）（）（）（）（）（）（）（）若若 的方向与的方向与oxox轴垂直并向下，则穿过半球轴垂直并向下，则穿过半球面的电场强度通量为：面的电场强度通量为：3.电场强度与电势的关系电场强度与电势的关系的讨论的讨论（1）电场强度弱的地方，电势一定低电场强度弱的地方，电势一定低（2）电势不变的电势不变的空间空间，电场强度一定为，电场强度一定为零零（3）电场强度不变的空间，电势也一定电场强度不变的空间，电势也一定不变不变微分关系微分关系积分关系积分关系四四.计算计算（5）已知某一点）已知某一点 ，就可，就可以确定该点的以确定该点的（
9、4）已知某一点）已知某一点 ，就可以，就可以确定该点的确定该点的1.有一带电球体，其电荷体密度为有一带电球体，其电荷体密度为 为常数，为常数，为球内任一点的半径，则球为球内任一点的半径，则球内任一点的电场强度为内任一点的电场强度为解：分析电场：具有球对称性。作图示高斯球面，由高斯定理得 ，式中左边右边等式积分计算高斯面内的电荷等式2.长为长为 的均匀带电细棒，的均匀带电细棒，电荷线密度电荷线密度 ，一，一“无限长无限长”带电直线，带电直线，其电荷线密度为其电荷线密度为 ，今将，今将 与无限长带与无限长带电直线置于同一平面内（图示），求细电直线置于同一平面内（图示），求细棒受力大小棒受力大小解：
10、取图示 坐标轴，在棒上取一电荷元 ，则该处的电场强度为选项选项电荷元受力大小电荷元受力大小3.细导线均匀带电细导线均匀带电 （正电荷）弯（正电荷）弯曲成一残缺的圆形，半径曲成一残缺的圆形，半径 ，两端，两端缺口缺口 ，求圆心处电场强度大小和，求圆心处电场强度大小和方向方向解：取今用补偿（叠加）法（二）二）（一）一）补偿法（1）圆在 产生的（2）一小段 在 点的电场强度可近似为点电荷 的电场4.图示图示 且且 求将电荷从求将电荷从 沿半圆沿半圆 移移到到 点电场力做功点电场力做功解：电场力做功5 一平板电容器接在电源上，一平板电容器接在电源上，此时两板间的电场强度为此时两板间的电场强度为 ，电容为电容为 ，两极板间电势差，两极板间电势差 电容器能量电容器能量 今在不断开电源的情况下插今在不断开电源的情况下插入一电介质，其相对电容率为入一电介质，其相对电容率为 ，试比较，试比较电容电容 ，电势差，电势差 和电容器能量和电容器能量 解:讨论：讨论：插入电介质后，介质中的电场强插入电介质后，介质中的电场强度度?是当极板电量是当极板电量 不不变时才适用于比较，而本题变时才适用于比较，而本题条件下（接电源）条件下（接电源）不能保持不变！不能保持不变！（仅电势差不变！）（仅电势差不变！）空气中的电场强度增大！