电磁学PPT课件及课后习题答案.ppt

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1、-,1,第一章静 电 场,-,2,1 静电场的基本现象和基本规律,-,3,一、电 荷,-,4,电荷守恒定律,该定律的要点：,电荷守恒定律对宏观过程和微观过程均适用。,-,5,真空库仑定律,二、真空中的库仑定律,-,6,续库仑定律,-,7,2 电场 电场强度,-,8,第二节,-,9,电场强度,二、电 场 强 度,-,10,点电荷的场强,-,11,点电荷系场强,场强叠加原理及其应用,一、分立点电荷系的场强,-,12,电偶极子场强,电偶极子的场强,-,13,带电体的场强,二、连续分布电荷的场强,-,14,带电直线场强,均匀带电直线的场强,-,15,续16,-,16,续17,-,17,带电平面场强,无

2、限大均匀带电平面的场强,s,带电线元场强的积分,带电平面的场强,-,18,续19,-,19,两个常用公式,注意前述两个推导结果,-,20,带电圆环场强,均匀带电圆环轴上点的场强,-,21,续22,-,22,带电圆盘场强,均匀带电薄圆盘轴上点的场强,-,23,带电球面场强,均匀带电球面的场强,-,24,续25,Q,-,25,3 高斯定理,-,26,矢量场,温度T 温度分布温度场（标量场）流速v 流速分布流速场（矢量场）,流线电力线 流量电通量,-,27,流速场,有源（或汇）、有旋 、两者兼而有之,-,28,立体角,-,29,电场线,-,30,电通量,-,31,续28,-,32,凡例,-,33,特

3、例引入下节,-,34,高斯定理,高斯定理将给出更普遍的表述,三、高斯定理,-,35,续32,三、高斯定理,-,36,续33,续28,-,37,从Gauss定理看电场线的性质,电场线疏的地方场强小，密的地方场强大,电场线起始于正电荷或无穷远，止于负电荷或无穷远,-,38,应用：直线,四、应用高斯定理求场强,-,39,应用：平面,本题,-,40,34推广,-,41,应用：球面,-,42,续41,-,43,应用：球体,-,44,比较结果,-,45,4 电势及其梯度,-,46,静电保守力,q,c,r,试验电荷,-,47,续45,L,-,48,点电荷系,-,49,续47,L,在点电荷系的电场中，,试验电

4、荷沿任意闭合路线,绕行一周，合电场力所做,的功为零。,连续带电体的,静电场也有相同的性质。,-,50,保守力小结,由于沿任一闭合回路做功为零的力称为保守力，,故,-,51,环路定理,二、静电场的环路定理,故,-,52,电势能,三、电势能,-,53,续51,-,54,点电荷例,-,55,电势,-,56,电势差,二、电 势 差,-,57,叠加原理,电势叠加原理,-,58,续56,-,59,简例,-,60,电势计算法,电势的两种常用计算方法,-,61,带电环双例,-,62,带电薄圆盘,-,63,带电薄球壳,-,64,带电平行线,-,65,带电平行板,-,66,同轴带电柱,-,67,同轴带电环,用电势

5、定义法求一对均匀带等量异号电荷等半径共轴圆环圆心间的电势差,x,+,0,R,X,R,q,q,a,I,(a-x),(-q),+,R,2,+,x,E,-,68,等势面,等 势 面,-,69,点电荷势场,-,70,电偶极势场,-,71,电容器势场,-,72,电导块势场,-,73,综合势场图,-,74,场势微分式,场强与电势的微分关系,-,75,续78,-,76,电势梯度,-,77,由V求E例题,-,78,5 静电场中的导体,-,79,导体静电感应,一、导体的静电平衡,导体内有大量自由电子。,-,80,导体静电平衡,导体内有大量自由电子。,一、导体的静电平衡,-,81,静电平衡条件,导体达到静电平衡的

6、条件是,-,82,实心导体,二、静电平衡时导体上的电荷分布,-,83,空腔无荷导体,-,84,空腔有荷导体,Q,-,85,静电屏蔽,-,86,平衡导体近场,四、静电平衡状态下导体表面附近的场强,不论自身是否带电,不论外部电荷的电场如何复杂,一旦静电平衡,某导体,-,87,近场公式证明,证明,-,88,凡例,-,89,7 电容和电容器,-,90,电容,一、孤立导体的电容,-,91,-,92,孤立导体电容,-,93,电容器电容,二、电容器的电容,-,94,平行板电容器,-,95,圆柱形电容器,-,96,例题2:半径都是a 的两根平行长直导线相距为d(da), 求单位长度的电容。,解：设导线表面单位

7、长度带电+ , ,单位长度的电容：,两线间任意P点的场强：,x,o,x,特殊电容器电容求解,电容器电容求解,-,97,例题3:一电容器两极板都是边长为a的正方形金属平板，但两板不严格平行有一夹角。证明：当 时，该电容器的电容为：,忽略边缘效应,证明：,整体不是平行板电容器,但在小块面积 adx 上，可认为是平行板电容器,其电容为：,b+xsin,电容器电容求解,-,98,证毕,b+xsin,电容器电容求解,-,99,(2)在电路中，一个电容器的电容量或耐压能力不够时，,可采用多个电容连接：,如增大电容，可将多个电容并联：,若增强耐压，可将多个电容串联：,耐压强度：,但是电容减小：,C的大小,耐

8、压能力,(1)衡量一个实际的电容器的性能主要指标,电容器的串并联,电容器电容求解,-,100,电容器的能量,K,电容器带电时具有能量，实验如下：,将K倒向a 端 电容充电,再将K到向b端,灯泡发出一次强的闪光!,能量从哪里来？, 电容器释放。,问题：当电容器带有电量Q、相应的电压为U时，所具有的能量W=？,电容器的电场能,-,101,这些能量存在何处,？,电场的能量,以平行板电容器为例：,能量储存在电场中,电场能量密度,单位体积内所储存电场能量：,电容器的电场能,-,102,例题4:求一圆柱形电容器的储能W=？,解：设电容器极板半径分别为R1、R2 带电线密度分别为 、，,则两极板间的电场为：

9、,E,求C的另一方法：,电容器的电场能,-,103,9 恒定电流场,-,104,引言,习惯上用正电荷从高电势向低电势移动的方向定为电流的流向,-,105,第一节电流密度,-,106,例题,-,107,微分式欧姆定律,微分形式的欧姆定律,-,108,第二节恒定电流,一、电流的连续性方程,-,109,恒定电流,二、恒定电流,-,110,恒定电场,三、恒定电场,-,111,性质比较,-,112,例,已知,求,-,113,电动势,四、电 动 势,1、只靠静电力不能维持恒定电流,独立的带电电容器,只在静电力作用下通过外路放电,放电电流不能维持恒定,-,114,非静电力,2、要有外来非静电力才能维持恒定电流,-,115,电源的电动势,描述电源中非静电力做功的本领（反映电源将其它形式的能转变成电能的本领）。,-,116,续15,-,117,续16,