大学物理-第十一章-电势省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢您,静电场环路定理 电势能,单个点电荷产生电场,Q,p,L,与路径无关。,O,q,0,q,0,1.,静电力功,一、静电场力所作功,静电场环路定理,第1页,1,q,0,电场力做功只与始末位置相关，与路径无关，所以静电力是保守力，静电场是保守场。,任意带电体系产生电场,a,b,L,q,0,q,0,结论,第2页,2,在静电场中，沿闭合路径移动,q,0,，电场力作功,L,1,L,2,2.,静电场环路定理,a,b,q,0,在静电场中,电场强度沿任意闭合路径线积分为零，或在静电场中电场强度环流为零。,静电场是,保守场、有源场、无旋场,。,第3页,3,在力学中,重力是保守力,所以能够引进重力势能概念,;,弹性力是保守力,一样能够引进弹性势能。现在知道静电场力也是,保守力,所以也能够引进对应,电势能,。,能量是反应做功本事物理量。在保守力场中,保守力做功等于对应势能降低,(,比如,重力做功等于重力势能降低,),静电场力既然是一个保守力,那么,静电场力做功应该等于电势能降低,。,第4页,4,二、电势能,1.,电势能差,q,0,q,0,q,0,在电场中,a,、,b,两点电势能之差，等于把,q,0,自,a,点移至,b,点过程中电场力所做功。,第5页,5,2.,电势能,取电势能零点,W,“pb”,=0,q,0,在电场中某点,a,电势能：,电荷在电场中某点,电势能,，在数值上,等于把电荷从该点移动到电势能零参考点,时，静电力所做功。,第6页,6,(1),电势能应属于,q,0,和产生电场源电荷系统所共有。,(2),电荷在某点电势能值与电势能零点相关,而两点差值与电势能零点无关。,(3),选电势能零点标准：,在理论研究中,常取无穷远处为电势能零参考点。在实际应用中,常取地球为电势能零参考点。,说明,第7页,7,例,如图所表示,在带电量为,Q,点电荷所产生静电场中,有一带电量为,q,点电荷。,解,:,选无穷远为电势能零点,b,a,c,Q,求,:,q,在,a,点和,b,点电势能。,第8页,8,选,C,点为电势能零点,两点间电势能差为：,b,a,c,Q,第9页,9,将单位正电荷从,P,点沿任意路径移到电势能为零,Q,点时,电场力所作功。,一、电势 电势差,1.,电势,电势 电势差,第10页,10,通常把,Q,称为参考电势,标准上,Q,能够取任意值。在电荷分布为有限空间情况时,普通设点,Q,在无限远处,并令无限远处电势能和电势都为零。,于是,或,电场中某点,P,电势,在数值上等于把单位正试验电荷从,P,点移动到无限远处时,静电场力所作功。,单位,:,伏特,(V),第11页,11,2.,电势差,将单位正电荷从电场中,P,点移到,Q点,静电场力所作功，称为静电场中两点间电势差,:,PQ,。,单位,:,伏特,(V),。,第12页,12,当已知电势分布时,可用电势差求出点电荷在电场中移动,时电场力所作功：,在实际问题中,经常选地球电势为零电势。,电势差与电势零点选取无关。,第13页,13,p,r,q,点电荷电势,二、电势叠加原理,正点电荷周围场电势为正,离电荷越远,电势越低。负点电荷周围场电势为负,离电荷越远,电势越高。,第14页,14,点电荷系电势,P,第15页,15,对,n,个点电荷,:,对连续分布带电体：,在点电荷系产生电场中,某点电势是各个点电荷单独存在时,在该点产生电势代数和。,电势叠加原理,第16页,16,电势是标量,只有大小、正负之分而无方向,所以只需求代数和即可。,电荷体密度为,e,带电体产生电势：,电荷面密度为,e,带电体产生电势：,电荷线密度为,e,带电体产生电势：,注意,第17页,17,电势计算方法,（,1,）利用,已知在积分路径上 函数表示式。,有限大带电体，选无限远处电势为零。,（,2,）利用点电荷电势叠加原理,第18页,18,例,1,均匀带电圆环半径为,R,，电量,q,。,解,建立如图坐标系，选取电荷元,d,q,求,圆环轴线上一点电势。,R,o,x,P,r,d,q,第19页,19,另解,R,P,O,x,d,q,r,第20页,20,利用以上结果,能够计算均匀带电圆盘轴线上,p,点电势。圆环在,p,点电势,r,x,O,P,R,在盘上取一小圆环,带电量为：,第21页,21,当,x,R,时,在离圆盘很远处,能够把圆盘看成一个点电荷。,第22页,22,例,2,半径为,R,带电量为,q,均匀带电球体。,解,:,依据高斯定理可得：,求,:,带电球体电势分布。,+,+,+,+,+,+,R,r,P,第23页,23,对球外一点,P,：,对球内一点,P,1,：,+,+,+,+,+,+,R,P,1,分段积分,+,+,+,+,+,+,R,r,P,第24页,24,例,3,求电荷线密度为,无限长带电直线空间中电势分布。,解,:,取无穷远为势能零点,x,O,P,x,p,第25页,25,取,a,点为电势零点,a,点距离带电直线为,x,a,(,场中任意一点,P,电势表示式最简捷,),离带电直线距离,取,x,O,P,x,p,a,x,a,第26页,26,例,4,计算电偶极子电场中任一点,P,电势。,当 可做以下近似：,P,其中,第27页,27,例,5,求均匀带电球壳电场中，壳外任意两点电势差与电势,;,壳内任意两点电势差和电势。已知球壳半径为,R,总带电量为,Q,。,解,设无限远处为零电势,由高斯定理知,在,r,R,球外空间电场分布为：,1.,球外任意两点间电势差,+,+,+,+,+,+,Q,R,r,B,A,第28页,28,球外任一点电势,2.,球内任意两点间电势差,在,r,R,球内空间,+,+,R,r,B,A,Q,第29页,29,在球面处场强不连续,而电势是连续。,球内任一点电势,带电球壳是个等势体。,+,+,+,+,+,+,R,r,Q,u,O,r,第30页,30,例,6,两个半径分别为,R,1,，,R,2,球面同心放置,所带电量为,Q,1,和,Q,2,皆为均匀分布。,求,电势分布。,解,Q,1,Q,2,第31页,31,电势分布,第32页,32,例,7,无限长均匀带电圆柱面，半径为,R,，单位长度上电量为,，求电势分布,。,解,由高斯定理，得,取,B,=0,第33页,33,问题：能否选,第34页,34,等势面 电势与电场强度微分关系,一、等势面,电场中电势相等点连成面称为等势面。,第35页,35,等势面上任一曲线叫做等势线或等位线。,等势面 电势与电场强度微分关系,第36页,36,等势面性质,(1),等势面。,因为将单位正电荷从等势面上,M,点移到,N,点，电场力做功为零,而路径不为零,:,?,第37页,37,(2),电场线指向电势下降方向。,(3),等势面疏密反应了电场强度大小。,两个相邻等势面电势差相等。,因沿电场线方向移动正电荷电场力做正功,电势能降低。,?,(4),等势面密,大；,等势面疏,小。,第38页,38,