物理学03静电市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

7/13/202417/13/2024第十三章第十三章 电势电势作者：赵龙作者：赵龙而而13.1 13.1 电电 势势13.1.1 电场力功电场力功(1)点电荷点电荷 q，在其周围空间激发电场，在其周围空间激发电场试验点电荷试验点电荷q0 在电场中移动路径在电场中移动路径 acbq0受力受力位移位移 电场力做功电场力做功1第1页7/13/202427/13/2024第十三章第十三章 电势电势作者：赵龙作者：赵龙 在点电荷电场中，电场力移动电荷做功与路径无关，在点电荷电场中，电场力移动电荷做功与路径无关，只与始末位置相关。只与始末位置相关。结结 论：论：2第2页7/13/202437/13/2024第十三章第十三章 电势电势作者：赵龙作者：赵龙因为因为 Ai 与路径无关，那么与路径无关，那么 A 也与路径无关也与路径无关(2)点电荷系电场点电荷系电场3第3页7/13/202447/13/2024第十三章第十三章 电势电势作者：赵龙作者：赵龙数学表述：数学表述：或或或或静电场静电场环流定律环流定律：静电场环流为零：静电场环流为零静电场主要特征静电场主要特征 试验点电荷试验点电荷在任何静电场中，沿任意路径移动时，电在任何静电场中，沿任意路径移动时，电场力做功，仅与场力做功，仅与试验点电荷试验点电荷大小及始末位置相关，而与大小及始末位置相关，而与移动路径无关。移动路径无关。推推 论：论：所以，静电力是所以，静电力是保守力保守力，静电场是，静电场是保守力场保守力场。4第4页7/13/202457/13/2024第十三章第十三章 电势电势作者：赵龙作者：赵龙13.1.2 电电 势势 能能重力做功与路径无关重力做功与路径无关-引入重力势能（位能）引入重力势能（位能）电场力做功与路径无关电场力做功与路径无关-引入电势能（位能）引入电势能（位能）试验电荷试验电荷q0 在电场力作用下，由在电场力作用下，由a b 做功做功 能量是表征物体做功本事物理量，电场力做功本事物能量是表征物体做功本事物理量，电场力做功本事物理量理量-电势能电势能，电场力做功是以电势能降低为代价。，电场力做功是以电势能降低为代价。电场力做功电场力做功 =电势能降低电势能降低定定 义义在在 a 点含有电势能点含有电势能 在在 b 点含有电势能点含有电势能5第5页7/13/202467/13/2024第十三章第十三章 电势电势作者：赵龙作者：赵龙电势能物理意义：电势能物理意义：q0 在电场中某点电势能等于把在电场中某点电势能等于把 q0 从该点移到势能零从该点移到势能零点时，电场力所做功。点时，电场力所做功。若选取若选取 则则通常选取通常选取 则则1、电场力做功与路径无关；、电场力做功与路径无关；2、电势能是属于、电势能是属于 q0 和电场二者组成系统；和电场二者组成系统；3、注意积分上下限。、注意积分上下限。要要 点：点：电势能是相对量，本身没有绝对意义，电势能大小与势电势能是相对量，本身没有绝对意义，电势能大小与势能零点位置相关（同重力势能）。能零点位置相关（同重力势能）。6第6页7/13/202477/13/2024第十三章第十三章 电势电势作者：赵龙作者：赵龙13.1.3 电电 势势定义：定义：两点电势差，与两点电势差，与 无关，只与无关，只与 本身相关。本身相关。电场力所做功。电场力所做功。在数值上等在数值上等单位正电荷单位正电荷，由，由 a 点移动点移动 b 点时，点时，所以电场力做功也能够示为：所以电场力做功也能够示为：与与 相关，与相关，与 相关，为了研究电场特征相关，为了研究电场特征7第7页7/13/202487/13/2024第十三章第十三章 电势电势作者：赵龙作者：赵龙理论计算普通选取理论计算普通选取 ，则，则若选取若选取 则则实际工作中，通常要求大地或电器外壳电势为零。实际工作中，通常要求大地或电器外壳电势为零。1、电势是位置函数、电势是位置函数-又称电位、电压；又称电位、电压；2、某点电势值是该点电势与零点电势之差；、某点电势值是该点电势与零点电势之差；3、电势大小等于单位正电荷从该点移到电势零点时电场、电势大小等于单位正电荷从该点移到电势零点时电场 力做功。力做功。-a 点电势点电势-b 点电势点电势 是相对量，大小与电势零点位置相关。是相对量，大小与电势零点位置相关。注注 意：意：8第8页7/13/202497/13/2024第十三章第十三章 电势电势作者：赵龙作者：赵龙13.1.4 电势计算方法电势计算方法1、已知电荷分布、已知电荷分布-求电势求电势点电荷点电荷 q 激发电场中激发电场中 P 点电势点电势选选积分与路径无关，选矢径直线积分积分与路径无关，选矢径直线积分电势是电势是标量标量：有大小，无方向，有正负：有大小，无方向，有正负时，时，空间各点电势都是正值空间各点电势都是正值时，时，空间各点电势都是负值空间各点电势都是负值(1)点电荷电势点电荷电势9第9页7/13/2024107/13/2024第十三章第十三章 电势电势作者：赵龙作者：赵龙 电荷系激发电场中某一点电势，等于每一个点电电荷系激发电场中某一点电势，等于每一个点电荷单独存在时在该点所产生电势荷单独存在时在该点所产生电势代数和代数和。(2)电荷系电势电荷系电势其中其中电势叠加原理：电势叠加原理：表示第表示第 i 个点电荷单独存在时，在个点电荷单独存在时，在 P 点产生电势点产生电势10第10页7/13/2024117/13/2024第十三章第十三章 电势电势作者：赵龙作者：赵龙(3)带电体电势带电体电势带电体能够看成是无带电体能够看成是无数个点电荷组成数个点电荷组成电势叠加求电势叠加求代数和代数和，电场叠加求电场叠加求矢量和矢量和。2、已知电场强分布、已知电场强分布-求电势求电势(1)、P 点为积分下限，电势零点为积分上限；点为积分下限，电势零点为积分上限；(2)、积分路径选取最轻易积分路径。、积分路径选取最轻易积分路径。注注 意：意：11第11页7/13/2024127/13/2024第十三章第十三章 电势电势作者：赵龙作者：赵龙13.1.5 电势计算举例电势计算举例例题例题1：电偶极子电势分布，已知：电偶极子电势分布，已知：q l12第12页7/13/2024137/13/2024第十三章第十三章 电势电势作者：赵龙作者：赵龙均匀带电圆环轴线上任意点电势，已知：均匀带电圆环轴线上任意点电势，已知：q R例题例题 2：在圆环上截取一小段在圆环上截取一小段dl13第13页7/13/2024147/13/2024第十三章第十三章 电势电势作者：赵龙作者：赵龙讨讨 论：论：圆环圆心电势圆环圆心电势电势分布曲线：电势分布曲线：点电荷电势点电荷电势 点电荷电势点电荷电势14第14页7/13/2024157/13/2024第十三章第十三章 电势电势作者：赵龙作者：赵龙已知：均匀带电球面电场分布，求：电势分布已知：均匀带电球面电场分布，求：电势分布例题例题3：P 点在球外时，各点电势与点电荷电势相同。点在球外时，各点电势与点电荷电势相同。P 点在球内时，各点电势相同，都等于球面上电势点在球内时，各点电势相同，都等于球面上电势。15第15页7/13/2024167/13/2024第十三章第十三章 电势电势作者：赵龙作者：赵龙均匀带电球面均匀带电球面电场分布图线电场分布图线电势分布图线电势分布图线16第16页7/13/2024177/13/2024第十三章第十三章 电势电势作者：赵龙作者：赵龙解法解法1：由电势叠加原理：由电势叠加原理例题例题4：两个同心均匀带电球面，求：各点电势两个同心均匀带电球面，求：各点电势17第17页7/13/2024187/13/2024第十三章第十三章 电势电势作者：赵龙作者：赵龙解法解法2：已知电场分布求电势分布，用积分法：已知电场分布求电势分布，用积分法由高斯定理由高斯定理18第18页7/13/2024197/13/2024第十三章第十三章 电势电势作者：赵龙作者：赵龙19第19页7/13/2024207/13/2024第十三章第十三章 电势电势作者：赵龙作者：赵龙电场分布图线电场分布图线电势分布图线电势分布图线20第20页7/13/2024217/13/2024第十三章第十三章 电势电势作者：赵龙作者：赵龙1、电场力做功、电场力做功小小 结：结：静电力是保守力静电力是保守力 静电场是保守场静电场是保守场(静电场环流定律静电场环流定律)2、电势、电势电势差电势差电场力做功电场力做功21第21页7/13/2024227/13/2024第十三章第十三章 电势电势作者：赵龙作者：赵龙(1)、已知电荷分布求电、已知电荷分布求电场场点电荷电势点电荷电势点电荷系电势（电势叠加原理）点电荷系电势（电势叠加原理）带电体电势带电体电势(2)、已知电场强度分布求电势、已知电场强度分布求电势3、电势计算方法、电势计算方法22第22页7/13/2024237/13/2024第十三章第十三章 电势电势作者：赵龙作者：赵龙(1)、电偶极子电势分布、电偶极子电势分布4、电势计算举例、电势计算举例(2)、均匀带电球面电势分布、均匀带电球面电势分布要求：要求：1、掌握电势概念、掌握电势概念2、掌握简单问题电势计算方法、掌握简单问题电势计算方法23第23页