《电场强度电场线》课件

电场强度与电场线电场强度是描述电场强弱和方向的物理量电场线是用来描述电场的一种形象化的工具，其方向与电场强度方向一致，密度与电场强度大小成正比电场强度的定义电场强度定义电场强度概念电场强度方向电场强度是描述电场强弱和方向的物理量电场强度由放入电场中某点的检验电荷所受电场强度的方向与正检验电荷在该点所受电到的电场力与该检验电荷电荷量的比值定义场力的方向一致电场强度的方向电场力正电荷电场强度方向由正电荷在该点所正电荷在电场中受到的电场力方受电场力的方向决定向与电场强度方向相同负电荷负电荷在电场中受到的电场力方向与电场强度方向相反电场强度的单位牛顿每库仑伏特每米12电场强度的单位是牛顿每库仑电场强度的单位也可以用伏特N/C，表示在电场中，每库仑每米V/m表示，它与牛顿每电荷所受到的力的大小库仑等效，表示在电场中，每米距离上的电势降其他单位3除了牛顿每库仑和伏特每米，还有一些其他单位用于表示电场强度，例如千牛顿每库仑kN/C和兆伏特每米MV/m电场强度的测量测试电荷法1将已知电量的检验电荷放在待测电场中，测量其受到的电场力，即可求得电场强度静电计法2利用静电计测量电场中电势差，再根据电势差与电场强度之间的关系求得电场强度电场传感器法3使用电场传感器直接测量电场强度的大小和方向电场强度是电场中的一个重要物理量，其测量方法多种多样，选择合适的方法可以有效地测量电场强度的大小和方向电场强度的表达矢量表达式数值表达式电场强度是一个矢量，可以用矢量表达式表示电场强度也可以用数值表达式表示矢量表达式表示电场强度的大小和方向数值表达式只表示电场强度的大小，不表示方向均匀电场的电场强度均匀电场是指电场强度大小和方向处处相同的电场电场强度的大小可以用公式E=F/q表示，其中F是电场力，q是试探电荷的电荷量均匀电场中，电场力的大小与试探电荷的电荷量成正比，方向与电场强度的方向相同非均匀电场的电场强度非均匀电场是指电场强度的大小和方向不均匀的电场在非均匀电场中，电场线不再平行，而是弯曲的或汇聚的例如，一个点电荷产生的电场就是一个非均匀电场，因为离点电荷越近，电场强度就越大电场线的概念电场线是描述电场的一种直观方式，它是一种假想的线，而不是真实的物理存在电场线上某点的切线方向表示该点电场强度的方向，即正电荷在该点所受电场力的方向电场线越密集的地方，电场强度越大，反之亦然电场线的性质不交叉起始于正电荷密度代表强度垂直于导体电场线在空间中永不交叉，因电场线从正电荷出发，终止于电场线密度越大，电场强度越电场线总是垂直于导体表面，为在某一点只有一个确定的电负电荷或无穷远处大，反之亦然体现了静电平衡时导体内无电场方向场电场线的作用直观描述电场分析电场特征电场线可以帮助我们直观地描述通过观察电场线的形状和密度，电场的分布情况，包括电场的强我们可以推断出电场的性质，例弱和方向如是均匀电场还是非均匀电场预测带电粒子运动应用于科学研究电场线可以帮助我们预测带电粒电场线在许多科学研究领域都得子在电场中的运动轨迹，从而理到广泛应用，例如电磁学、原子解电场对带电粒子的作用力物理学和凝聚态物理学电场线反映的信息电场方向电场强度电荷性质电场线与该点的电场方向一致电场线密集的地方，电场强度大，反之电场电场线从正电荷出发，终止于负电荷或无穷强度小远处电场线的走向电场线方向1与正电荷在该点所受电场力的方向一致电场线密集程度2反映该点的电场强度电场线形状3反映电场的分布情况电场线的走向反映了电场力的方向，电场线密集的地方电场强度较大，电场线稀疏的地方电场强度较小电场线是用来描述电场的工具，它可以帮助我们直观地理解电场力的分布情况电场线的始末起始点终止点电场线从正电荷或无限远处开始，指向负电荷或无限远处电场线终止于负电荷或无限远处，不会在空间中无端消失电场线的密度电场线密度反映了电场强度的强弱电场线密度越大，电场强度越强电场线密度越小，电场强度越弱电场线和电通量电场线电通量12描述电场的一种形象方法反映电场线穿透某面积的多少关系应用34电通量的大小与穿透面积的电场线数目有关高斯定理计算电场强度电通量的定义电场线穿过面积的多少描述电场穿过某一面积的程度，可以理解为电场线穿过该面积的条数电通量是反映电场穿透一个曲面的多少电通量的单位牛顿米平方韦伯电场线穿过面积电通量的单位是牛顿米平方N·m²，也称另一个常见的单位是韦伯Wb，它等于1牛电通量代表了穿过某一面积的电场线数量为伏特·库仑V·C顿米平方高斯定理概念高斯定理是电磁学中一个重要的定理，它描述了电场与电荷之间的关系内容高斯定理指出，封闭曲面上的电通量等于封闭曲面内电荷的代数和除以真空介电常数应用该定理可以用来计算各种电场，例如点电荷、球形电荷、无限长直线电荷等产生的电场意义高斯定理是电磁学中一个重要的工具，它可以简化许多电场计算，同时也是理解电磁学基本原理的重要理论基础高斯定理的应用计算电场1利用高斯定理可以简化计算电场强度，尤其适用于对称性高的电场例如计算球形对称电场，均匀带电球体产生的电场等理解电荷分布2高斯定理将电场强度与电荷分布联系起来，可用于分析电荷分布，例如判断带电体的形状和电荷分布研究电介质3高斯定理可用于研究电介质中电场的变化，例如计算电介质中的电场强度，理解电介质的极化现象点电荷产生的电场点电荷是指体积可以忽略不计的带电物体，它产生的电场称为点电荷的电场点电荷的电场强度大小与点电荷的电量成正比，与到点电荷距离的平方成反比，方向指向远离点电荷的方向点电荷的电场线是起始于正电荷，终止于负电荷的径向直线，它们是均匀分布的，在点电荷周围形成球形对称结构连续电荷分布产生的电场当电荷连续分布在空间某一区域时，我们就称其为连续电荷分布常见的连续电荷分布形式包括线电荷、面电荷和体电荷计算连续电荷分布产生的电场时，需要将连续电荷分布分割成许多微小电荷元，然后利用库仑定律计算每个电荷元产生的电场强度，最后将所有电荷元产生的电场强度进行矢量叠加，即可得到整个连续电荷分布产生的电场强度对于线电荷、面电荷和体电荷，分别需要利用线积分、面积分和体积分来计算其产生的电场强度这些积分运算通常比较复杂，需要借助积分技巧和数学工具才能完成导体表面的电场强度垂直于表面均匀分布12导体表面电场方向垂直于导体导体表面电场强度在各个点均表面，指向外侧匀分布，与导体形状无关静电平衡3导体内部电场为零，静电平衡状态下导体表面电场强度与导体表面电荷密度成正比电容器中的电场电场分布电场强度电容器内部的电场通常为均匀电电场强度与电容器两极板间的电场，两极板之间电势差与极板间压和板间距离成反比，与极板的距离成正比面积成正比电势能电容器存储电势能，电势能的大小与电容器的电容和电压的平方成正比电场能量密度电场能量密度是指电场中单位体积所具有的能量电场能量密度与电场强度有关，电场强度越大，电场能量密度也越大电场能量密度可以用以下公式计算W=1/2εE^2电场能量电场能密度电场能量电场中每单位体积所具有的能量整个电场中所储存的能量，由电场能密度积分得到静电屏蔽金属笼子的静电屏蔽法拉第笼原理汽车的静电屏蔽金属笼子可以屏蔽外部的静电场外部电场法拉第笼利用导体表面电荷的重新分布来屏汽车车身可以作为法拉第笼，屏蔽闪电等外不能穿透笼子内部，内部区域保持电场强度蔽外部电场导体表面电荷分布使得笼子内部强电场汽车内部乘客相对安全为零部的电场强度为零电场强度和电势的关系电势能电势差电势电场力做功与路径无关，仅与电荷在电电势差等于电场力做功与电荷量的比值电势是电势能与电荷量的比值，是描述场中的位置有关，也等于电场强度与位移的乘积电场中某点电势能大小的物理量电势与电场强度电势差电场强度

1.

2.12电场力做功与电荷量之比称为电势差电势差反映了电场力电场强度是描述电场强弱的物理量，表示单位电荷所受的力做功的难易程度关系应用

3.

4.34电势差等于电场强度与距离的乘积电势差是标量，电场强电势差和电场强度是描述电场的重要物理量，在电力学中应度是矢量用广泛电势的测量静电计1测量电势差的仪器电势差2两点之间电势之差电势3电场中某一点的电势能电势能4电场中电荷具有的能量静电计是一种测量电势差的仪器它利用电场力作用于金属箔片，通过箔片偏转角度来指示电势差的大小静电计可以用来测量各种静电现象，例如电荷的积累、电势差的分布等总结与思考回顾要点思考问题实践应用回顾电场强度、电场线和电通量的定义、性思考电场强度和电势之间的关系，以及电场尝试运用高斯定理解决实际问题，例如计算质和应用能量的计算方法带电球体或带电平板的电场强度。