《静止电荷的电场》课件

静止电荷的电场电场是围绕带电物体周围空间的一种特殊形式，它对其他电荷产生作用力静止电荷产生的电场称为静电场，它是一种保守力场，这意味着电荷在静电场中运动，其能量守恒课程目标理解静止电荷的概念掌握库仑定律学习静止电荷的定义和性质了解库仑定律的表达式和应用掌握电场的基本概念了解电场线的特点学习电场强度的定义、计算公式和应用学习电场线的概念、特点和应用静止电荷的定义静止电荷定义静止电荷示例静止电荷是指相对于观察者静止的带电物体，它不发生运动摩擦起电的物体、带电的金属球等库仑定律描述公式12库仑定律描述了两个静止点电荷之间相互作用力的规律.F=k*q1*q2/r²，其中F为库仑力，k为静电力常数，q

1、q2为两个点电荷的电量，r为它们之间的距离.方向应用34同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引.库仑定律是电磁学的基础，它可以解释很多现象，比如摩擦起电，静电放电等.静止电荷的电场概念静止电荷的电场电场线电场力静止电荷周围存在着一种特殊的物质，称电场线用来描述电场的方向和强弱电场对处于其中的其他电荷会产生力的作为电场用，称为电场力静止电荷的电场特性电场线起于正电荷，止于负电荷电场线不相交，相邻的电场线相互排斥电场强度的大小与电场力的大小成正比电场强度的方向与正电荷在该点所受电场力的方向一致电场中，电势能的大小与电荷的电荷量和它在电场中的位置有关电势能为负值，表示电荷受到电场的吸引力电场强度的定义电场强度概念电场强度定义电场强度是描述电场强弱程度的电场强度的大小等于单位正电荷物理量，表示单位正电荷在该点在该点所受的电场力，方向与正所受的电场力电荷在该点所受电场力的方向相同电场强度单位电场强度的单位是牛顿每库仑（N/C），它反映了电场对带电物体的作用力大小电场强度的计算公式电场强度是描述电场强弱的物理量它定义为单位正电荷在电场中受到的力电场强度的计算公式为E=F/q，其中E代表电场强度，F代表电荷受到的力，q代表电荷量电场强度的大小和方向都具有方向性，它是一个矢量电场强度的大小可以通过实验测量获得，也可以通过理论计算得出点电荷产生的电场点电荷在空间中产生电场，电场方向为径向，大小与距离的平方成反比点电荷产生的电场可以用库仑定律来计算，可以用来解释一些常见的现象，例如静电感应现象均匀电场的特点方向一致强度相同12均匀电场中，电场力方向相同均匀电场中，电场强度大小相，即电场力方向相同且大小相同，这意味着电场力对每个电等荷的作用力大小相同等势面平行平行板电容器34均匀电场中，等势面互相平行平行板电容器是产生均匀电场，并且等势面之间的距离相等的典型装置电场线的概念电场线的作用电场线的特点电场线可以形象地描述电场的分布电电场线从正电荷出发，终止于负电荷场线上每一点的切线方向都代表了该点电场线不相互交叉电场线的疏密程度电场力的方向反映了电场强度的强弱电场线的特点方向密度电场线方向与电场力方向一致，也就是正电荷电场线密度越大，电场强度越大，反之电场强在该点所受电场力的方向度越小不交叉始末电场线上每一点只有一个切线方向，所以电场电场线从正电荷出发，终止于负电荷或无穷远线不会交叉处电通量的定义电场线穿透表面球面上的电通量高斯面和电场电通量是用来描述电场穿透某一表面的程电通量可以用来计算电场源的总电荷量，电通量是电磁学中重要的概念，用于建立度反映了电场的强弱和方向高斯定理，进而求解电场高斯定理高斯面封闭曲面电场线穿过高斯面的电场线数量净电荷高斯面内部所包围的总电荷量高斯定理建立了电场和电荷之间的关系定理指出，穿过任意封闭曲面的电场线数量与该封闭曲面所包围的总电荷量成正比该定理在计算电场强度时非常有用，特别是在对称性高的场中，可以简化计算过程高斯定理的应用计算电场1均匀带电球体、无限长带电直线等判断电场分布2根据电场对称性分析求电通量3确定高斯面，计算穿过高斯面的电通量求封闭曲面内的电荷4根据高斯定理求出电荷量高斯定理提供了计算电场、判断电场分布、求电通量和封闭曲面内电荷量等重要方法静电场能量的概念电场力的功势能静电场中，移动电荷克服电场电荷在静电场中具有的势能，力做功，静电场能量随之发生也称电势能，反映了电荷由于改变电场力的作用而具有的能量能量转化电荷在静电场中运动时，电势能可以转化为其他形式的能量，如动能静电场能量的密度静电场能量密度单位体积内存储的能量计算公式w=1/2εE^2单位焦耳每立方米J/m^3静电场能量密度取决于电场强度和介电常数电势的定义电势能的比值电势能的参考点电势是单位正电荷在电场中某点具有的电势能电势是相对值，需要选取一个参考点，通常取无穷远处为参考点电势的计算公式电势是描述电场中某一点能量状态的物理量电势的大小与电场力做功有关，也与电荷的电荷量有关1电势在电场中，将一个单位正电荷从电场中某一点移到参考点（通常取无穷远处或接地处）所做的功，称为该点的电势2电势能电荷在电场中具有的能量称为电势能，它与电荷的电荷量和该点的电势有关3电势差电场中两点之间的电势之差称为电势差，也称为电压电势差反映了电场力做功的多少位电势能的概念电场力的功参考点将一个电荷从电场中某一点移动电势能是相对的，通常选择无穷到另一点，电场力所做的功叫做远处或某一点作为参考点，参考电势能变化点电势能为零电势能的性质电势能是一个标量，它的大小和正负号与电荷的正负号有关静电势能的计算计算公式描述电荷在电场中移动时，电场力所W=qU做的功等于电荷的电势能变化量的负值将电荷从无穷远处移到电场中某W=1/2*qU点，电场力所做的功等于电荷的电势能变化量电势与电场强度的关系电势电场强度描述电场中某点势能大小描述电场对电荷的作用力大小电势能是指电荷在电场中所具有的能量电场强度是指单位正电荷在电场中所受的力电势梯度电势梯度电势梯度与电场电势梯度应用电势梯度是指电势在空间中的变化率，反电势梯度与电场强度密切相关，它们之间电势梯度在电磁学中有着广泛应用，例如映电场强度的大小和方向电势梯度方向存在着数学关系电势梯度是电场强度的计算电场强度、分析电荷运动等与电场强度方向相反，大小等于电场强度负梯度的负值等电位面的概念定义特性在静电场中，电势相等的点所组等电位面上任意两点间的电势差成的面称为等电位面为零，因此电场力做功为零性质应用等电位面与电场线正交，且电场等电位面可以帮助理解静电场中线总是从高电势指向低电势电势的变化情况，并应用于分析电场力做功等问题等电位面的特点电势相等垂直于电场线等电位面上所有点的电势都相等，因此电场力等电位面与电场线始终垂直，因为电场力沿着不会做功电场线方向，而等电位面上电场力不做功连续分布唯一性等电位面可以是连续的曲面，也可以是离散的对于给定的电场，在空间中，每个点只能属于点，但它们必须是连续分布的一个等电位面等电位面与电场线的关系电场线垂直于等电位面电场线表示电场方向，等电位面表示电势相等的点由于电场力做功与路径无关，沿着等电位面移动电荷不做功，因此电场线垂直于等电位面静电场的边界条件电位连续性法向分量连续性

11.

22.在两个不同的介质交界面上，在两个不同的介质交界面上，电位是连续的，即电势在交界电场强度的法向分量是连续的面上没有突变，即法向分量在交界面上没有突变切向分量间断性电通量连续性

33.

44.在两个不同的介质交界面上，在任何一个封闭曲面内，穿过电场强度的切向分量存在间断该曲面的电通量等于封闭曲面，间断值与介质的介电常数成内所包围的电荷的代数和正比静电场的解题思路明确问题1仔细阅读题目，确定已知条件和未知量选择方法2根据题目特点选择合适的公式和定理建立模型3将问题抽象成数学模型，简化分析求解问题4应用公式和定理，解出未知量解题思路清晰、步骤完整、逻辑严谨，才能保证解题的正确性典型静电场问题实例通过分析典型静电场问题实例，可以加深对静电场基本概念和规律的理解，并掌握运用静电场理论解决实际问题的方法实例包括带电球体产生的电场，带电圆盘产生的电场，均匀带电圆柱体产生的电场等课堂小结静止电荷的电场电场强度静止电荷周围存在电场，由库仑电场强度是描述电场强弱和方向定律描述的物理量，可由公式计算电场线电势电场线是描述电场方向和强弱的电势是描述电场能量的物理量，直观工具，具有特定特征与电场强度密切相关。