清华大学大学物理经典课件——电势VIP免费

1陈信义编第3章电势电磁学（第三册）2【演示实验】高压带电操作、电容器储能§3.1静电场的保守性§3.3电势叠加原理§3.2电势差和电势§3.4电势梯度§3.5电荷在外场中的静电势能§3.6电荷系的静电能§3.7静电场的能量补充：静电场环路定理的微分形式3§3.1静电场的保守性一、静电场是保守场1、点电荷的静电场是保守场单位正电荷沿任意路径由点ab，电场力作的功只与起、终点位置有关，与移动的路径无关。rrqEˆ420有心力场4LbabababLabaUUrqrqrrqrrrqW002020444ˆ4dd52、任意电荷体系的静电场是保守场电荷体系由点电荷组成—场叠加原理ibaiibLaibLaiibLarErErErEdddd路径无关路径无关—保守性的表述二、静电场的环路定理)(0LrEd静电场强沿任意闭合路径的积分等于零L6二、高斯定理与环路定理完备描述静电场(对任意电场都成立))(01dSiSqSE(只对静电场成立))(0dLrE【思考】匀速运动电荷的电场是静电场吗？v+Q所以不是静电场！环路积分不为零，7§3.2电势差和电势babarEUUd静电场是保守场—定义电势差一、电势差电势的减少＝电场力作的功单位正电荷的电势能的差。把单位正电荷由点ab电场力作的功。8二、电势—把单位正电荷自该点移到电势零点，电场力作的功。把单位正电荷自电势零点移到该点—外力作的功。0)(pprEpUd00pU选p0点为电势零点：，则p点电势9电荷分布在有限范围—选无穷远为电势零点prdEpU)(通常选地球为无穷远电势零点。电荷分布到无限远时，电势零点不能选在无限远。电势零点的选择：【演示实验】高压带电操作10三、几种带电体的电势分布rqrrqrUr004d4)(21、静止点电荷的电势选无穷远为电势零点112、均匀带电球面的电势球面外点的电势等于处于球心的“点电荷”在该点的电势。球面内等电势,等于球面上的电势。rq0URRRrrqrrqRrRqrrqrrErUrRRrr,44,440)(000022dddd12RrrqRrrRRqrU,4,38)(022303、均匀带电球体的电势RqrRrrrqERrrRqrE,ˆ41,ˆ4120230122302138dd)(rRRqrErErURRr:RrRqU0423)0(球心：0rURqR134、无限长圆柱面(线电荷密度)的电势电势分布：选点为电势零点)(00rrpRrrE,20电场分布：RrE,0RrpRrpp0r0)ln(2dd)(:0000RrrRrErrrErURr)ln(2)(:000rrrrrErURrd14电势零点不能选在无限远！RrrrRrRrrU),ln(2),ln(2)(0000rr0R0rp015§3.3电势叠加原理注意：各电荷的电势零点必须相同。应用电场叠加原理证明：)()(00pUrErEpUiiippippddiiEE在电荷体系的电场中，某点电势等于各电荷单独在该点产生的电势的代数和iiUU161、点电荷体系niiirqpU104)(2、连续分布的电荷体系电荷体系rdqpU04)(dqpriqiqjdqprqROxp【例】均匀带电圆环轴线上的电势rqpU04)(dqqrd041220044xRqrqrdq18【例】两同心带电球面，求A，B，C点的电势。q1q2R1R2ABCrArBrCAAArqqrqrq02102014442021012144RqRqUUUCCC＝＋＝202012144RqrqUUUBBBB＝＋＝AAAUUU21＋＝单独在该点的电势的和!19§3.4电势梯度一、等势面电势相等的点组成的曲面。1、电场线与等势面处处正交，并指向电势降低的方向。2、两等势面相距较近处的场强大，相距较远处场强较小。等势面特征：20等势面电场线点电荷的等势面21+等势面电偶极子的等势面电场线22两相等点电荷的等势面等势面电场线23等势面电场线24等势面电场线平行板电容器25人心脏的等电势线，类似于电偶极子。26二、场强和电势的关系证明见力学§4.8由势能求保守力。电势梯度矢量：U静电场中某点的电场强度，等于该点电势的负梯度...