医用物理学课件--第五章 静电场

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大学物理课件第五章静电场65页PPT

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结论: 电场中各处的力 学性质不同。
2、在电场的同一点上放 不同的试验电荷
结论: F 恒矢量
q0
F3
q3
F1
q1
Q
q2
F2
电场强度定义:
E
F
qo
单位:N·C-1
1. 电场强度的大小为F/q0 。
2. 电场强度的方向为正电荷在该处所受电场 力的方向。
FqE
➢ 电场强度的计算
1.点电荷电场中的电场强度
n
Fi
E i1 q0
n Fi q i 1 0
n
Ei i1
q1 r0 1
F02r02q2 F
q0
F01
若干个静止的点电荷q1、q2、……qn,同时存在时的
场强为
n
E Ei
i 1
i
qi
4 π ori2
eˆri
3.连续分布电荷电场中的电场强度
将带电体分成许多无限小电荷元 dq ,先求出它在任意
目录
第五章 第六章 第七章 第八章
静电场 静电场中的导体和电介质 恒定磁场 变化的电磁场
第五章 静电场
5-1 电荷 库仑定律 5-2 电场 电场强度 5-3 高斯定理及应用 5-4 静电场中的环路定理 电势 5-5 等势面 电势梯度
5-1 电荷 库仑定律
➢ 电荷 带电现象:物体经摩擦 后对轻微物体有吸引作 用的现象。 两种电荷: • 硬橡胶棒与毛皮摩擦后 所带的电荷为负电荷。
Qi c
电荷守恒定律适用于一切宏观和微观过程( 例如 核反应和基本粒子过程 ),是物理学中普遍的基本定
律之一。
➢ 库仑定律
库仑定律描述真空中两个静止的 点电荷之间的相互 作用力。

静电场ppt课件

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性质
电场线始于正电荷,终止于负电荷,不闭合也不 相交。
应用
通过电场线的分布可以直观地了解电场的强弱和 方向,有助于解决实际问题。
04
静电场的物理效应
电场对带电粒子的作用
静电场对带电粒子产生力作用,使带电粒子在电场中受到电场力。 电场力对带电粒子产生加速度,使带电粒子在电场中运动。
带电粒子在电场中运动时,会受到电场力做功,从而改变带电粒子的动能和势能。
静电除尘广泛应用于工业和环保领域,如燃煤电厂、垃圾焚烧厂等。
静电复印
静电复印
利用静电场将墨粉或色粉吸附在纸张上,通过显影、转印、定影等 过程形成图像或文字。
原理
通过充电辊给纸张施加电荷,然后通过墨粉盒施加带相反电荷的墨 粉,在电场力的作用下墨粉被吸附在纸张上形成图像。
应用
静电复印广泛应用于办公、印刷等领域。
电场强度
电场中某点的电场强度, 等于单位正电荷在该点所 受的电场力。
静电场的性质
方向性
电场线有方向,电场强度 的方向与电场线垂直,并 指向负电荷。
矢量性
电场强度是矢量,具有大 小和方向。
独立性
电场中某点的电场Байду номын сангаас度由 该点附近的电荷独立决定。
静电场的分类
按源分
按边界条件分
静电场可分为孤立导体静电力产生的 静电场和电荷分布产生的静电场。
静电喷涂
静电喷涂
01
利用静电场将涂料微粒吸附在工件表面,通过热固化或交联固
化等过程形成涂层。
原理
02
工件接地后与喷枪电极之间形成高压电场,涂料微粒在电场力
的作用下被吸附在工件表面。
应用
03
静电喷涂广泛应用于汽车、家具、机械等领域,具有涂层均匀、

静电场(全课件)

静电场(全课件)
PA R T. 0 1
静电场(全课件)
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CONTENTS
目录
静电场的 简介
电场的基 本概念
静电场的 计算方法
静电场的 实际应用
静电场的 未来发展
PA R T. 0 2
静电场的简介
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静电场的定义
静电场是保守场,即电场力做功与路径无关,只与 初末位置的电势差有关。 静电场是由静止电荷产生的电场,其电场线从正电 荷出发,终止于负电荷或无穷远处。
定义
电场强度是描述电场中电场力性质的物理量, 用矢量表示,单位为牛/库或伏/米。
计算公式
在点电荷产生的电场中,电场强度的大小等 于点电荷的电量与距离的平方的比值,方向 由点电荷指向其周围的电场线。
电场强度的叠加原理
在空间中某一点的电场强度等于各个点电荷 在该点产生的电场强度的矢量和。
电势
电势是描述电场中电势能性质的物 理量,用标量表示,单位为伏特。
电场的基本概念
单击此处添加文本具体内容
电场线
电场线是用来描述电场分布的假想线,其 密度表示电场强度的大小。 描述电场分布 电场线的方向 电场线的切线 电场线的方向与电场强度矢量方向一致, 从正电荷或无穷远指向负电荷或无穷远。 电场线的切线方向表示电场强度的方向, 切线的长度表示电场强度的大小。
电场强度
离子交换 离子交换是一种常用的水处理技术,通过电场的 作用,使带电离子在电场中发生定向迁移,从而 实现离子的交换和去除。
电场在生物医学中的应用
医学成像
01
医学成像技术如X光、CT等利用电场的作用,使不同物质在电
场中的吸收和散射程度不同,从而实现医学成像。
电刺激细胞

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第八章
静电场----相对于观察者静止的电荷产生的电场 两个物理量:电场场强、电势; 一个实验规律:库仑定律; 两个定理: 高斯定理、环路定理
8-1 电场
一、电荷的性质
电场强度
电荷的种类:正电荷、负电荷
电荷的性质:同号相斥、异号相吸 电量:带电体所带电荷的多少 单位:库仑 符号:C
电荷的量子化效应: q=ne


S E•
dS
S

E•
ndS
S
S
vv
e
E • dS
S
EdS cos
s
均匀电场 S与电场强度方向垂直
均匀电场,S 法线方向与
电场强度方向成角
S
E
e ES
S
n

E


e ES cos E • S
S为任意闭合曲面

e
1、高斯定理的引出

(1)场源电荷为点电荷且在闭合曲面内

dS E
e
E dS
S

S
4
q
0r
2
r0
dS

q
s 4 0r 2 ds
q
4 0r 2
dS
S
q + r

q
4 0r 2
4r 2

q
0
与球面半径无关,即以点电荷q为中心的任一球面, 不论半径大小如何,通过球面的电通量都相等。
转向
E 的方向,以达到稳定状态
例3 求一均匀带电圆环轴线上任一点 x处的电场。
已知: q 、a 、 x。
dq dl
q dl

05节静电场

05节静电场
❖ 两条电场线不会相交;
❖ 静电场的电场线不会形成闭合曲线.
这些基本性质由静电场的基本性质和场的单值 性决定的.
20 2020年8月3日星期一
医用物理学
第五章 静电场
(二)电通量 (electric flux)
借助电场线认识电通量
按前面对电场线的规定,电通量可定义为通过任
一面的电场线条数.
rr
❖ 通过任意面积元的电通量 d E dS
医用物理学
第五章 静电场
一.电荷的基本性质
电荷是构成物质的基本粒子的一种性质,不能 脱离物质而存在. 只存在两种电荷——正电荷和负电 荷,同 种电荷相斥,异种电荷相吸.
3 2020年8月3日星期一
医用物理学
第五章 静电场
❖ 电荷量子化
1906 -1917 年 , 密立根 用 液
滴法首先在实验上证明了电荷量的
8 2020年8月3日星期一
医用物理学
第五章 静电场
三.电场 电场强度
法拉第提出近距作用,并提出力线和场的概念.
(一)电场 (electric field)
存在于带电体周围空间的特殊物质。电荷之间的
相互作用是通过电场传递的,或者说电荷周围存在有
电场,引入该电场的任何带电体,都受到电场的作用
力,这就是所渭的近距作用。
电荷
电场
电荷
场源电荷 建立电场的电荷
静电场 与观察者相对静止的场源电荷所产生的电场
1.电场的基本性质
a.给电场中的带电体施以力的作用。 b.当带电体在电场中移动时,电场力作功. 表明电场具有能量。
c.变化的电场以光速在空间传播,表明电场具有动量
表明电场具有动量、质量、能量,体现了它的物质性.

大学医用物理05章静电场课件

大学医用物理05章静电场课件

医用物理学
第五章 静电场
(2)场源电荷仍是点电荷
取一不包围点电荷的闭合面
S(如图所示).由图中可见,电
场线穿越此闭合面,进入与穿
出闭合面的电场线条数相等.
电场线进入闭合面的这一区 q
域的电通量为负,电场线穿出
闭合面的区域的电通量为正,
且两者绝对值相等,则通过此
闭合面的全部电通量为“0”.

S
E
电量 q的单位是库仑[C]
E 场强单位是[N/C]。或者叫做[伏特/米]。
10 2019年10月16日星期三
医用物理学
第五章 静电场
电场强度与源电荷及场点位置有关,试验电 荷在此仅为辅助的工具,与电场的存在与否无关. 电场是矢量场,可用一空间坐标的矢量函数表示
E E r E x, y, z
1.规定
场强方向:电场线上每一点的切线方向. 场强大小:在电场中任一点,取一垂直于该点场强 方向的面积元,使通过单位面积的电场线数目,等 于该点场强的量值.
17
医用物理学
第五章 静电场

以dS表示面元的大小,d表示电
E
场线条数,则由上面的规定可得
E d
d EdS
dS
dS
若面积元不垂直电场强度,电场强度与电场
只存在两种电荷——正电荷和负电荷,同种电荷相斥, 异种电荷相吸.
“渐近自由” “夸克禁闭”
2 2019年10月16日星期三
医用物理学
第五章 静电场
电荷量子化 (charge quantization ) 1906 -1917年,密立根用液滴法首
先在实验上证明了电荷量的变化是不
连续的. 微小粒子带电荷量 Q = N e 元电荷 e 1.60210-19C

静电场课件PPT课件

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电荷
电场
电荷
场源电荷 建立电场的电荷
静电场 与观察者相对静止的场源电荷所产生的电场
1.电场的基本性质
a.给电场中的带电体施以力的作用。 b.当带电体在电场中移动时,电场力作功. 表明电场具有能量。
c.变化的电场以光速在空间传播,表明电场具有动量
表明电场具有动量、质量、能量,体现了它的物质性. 9 2020年4月4日星期六
8 2020年4月4日星期六
医用物理学
第五章 静电场
三.电场 电场强度
法拉第提出近距作用,并提出力线和场的概念.
(一)电场 (electric field)
存在于带电体周围空间的特殊物质。电荷之间的
相互作用是通过电场传递的,或者说电荷周围存在有
电场,引入该电场的任何带电体,都受到电场的作用
力,这就是所渭的近距作用。
真空中两静止点电荷间作用力满足 F12 F21
7 2020年4月4日星期六
医用物理学
第五章 静电场
在国际单位制中, k 写成 k 1
4π 0
0 8.851012 C2 ·N1 ·m2 ,称为真空电容率,
也称为真空介电常数.
库仑定律是一实验定律,其精确性已经受了各种 检验,它在原子尺度内也是适用的,可正确描述 电子与原子核间的作用力,而且对于原子结合成 分子,原子、分子聚合成固体、液体的力也可给 出正确说明.
医用物理学
第五章 静电场
2. 静电场
相对于观察者静止的电荷产生的电场 是电磁场的一种特殊形式
雷电
2020年4月4日星期六
雷电
10
医用物理学
第五章 静电场
(二)电场强度 (electric field intensity)

医用物理学-课件--第五章 静电场共46页

医用物理学-课件--第五章 静电场共46页

1 ( ra
1 )
rb
2019/9/18
13
2.结论: 电荷在静电场中移动时,电场力对它所作的功只与
电荷的始、末位置有关,而与移动的具体路径无关.
静电场力沿任何闭合路径作功等于0,可推得 静电场的环路定理
2019/9/18
14
二.电势 电势差
1.电势能
电荷放在电场中具有电势能W 电场力对电荷做功
一. 能斯特方程
U2U12.3Z RF TlgC C12
2019/9/18
26
二.细胞静息电位
人体神经细胞膜内外离子浓度. 在人体T=310K时,将数据代入能斯特方程得各 种离子的平衡电位为:
U iNa6.1 5lgC C o i 6.1 5lg 1 14 02 7m 1 V U iK 6.5 1lgC C o i 6.5 1lg 1541 8m 9 V
2019/9/18
41
5-6 静电场中的电介质
一. 电介质及其极化
1. 电介质 为不能导电的绝缘体; 特点:一般不能导电。
2. 分类 无极分子 有极分子
2019/9/18
42
3. 极化 定义: 在外电场作用下,电介质垂直于外电场的两个端 面上分别出现一层正电荷和负电荷的现象.
种类: 位移极化
取向极化
本章学习要点:
1. 主要内容以此为准; 2. 2. 图片参见课本或参考书; 3. 3. 课本没有的图片不作要求; 4. 本课件只供个人学习用,不外传以免纠纷。
2019/9/18
1
5-1 电场强度和高斯定理
一.库仑定律
1.电荷:物质的带电属性; 2.点电荷:忽略大小和形状的带电体。 3.库仑定律
2019/9/18
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临床上广泛应用的是标准十二导联系统。分为标准 导联、加压肢体导联和胸导联。
以R代表右臂,L为左臂,F为左腿。
1.标准导联I、Ⅱ、Ⅲ: 为双极肢体导联。 导联轴为:RL、RF、LF。
2020/10/22
38
2.加压肢体导联: 为单极肢体加压导联。 导联轴为:aVR、aVL、aVF。
3.胸导联: 为单极心前胸部导联。 导联轴为:V1、V2、V3、V4、V5、V6。
N
E dS
s
ei
i 1
n qi ε i1 0
通过任意闭合曲面的电通量,等于该面所包围电荷
的代数和除以0。
2020/10/22
9
3.高斯定理的应用
(1)均匀带电球面的电场 设带电量为Q,则由高斯定理推得
1Q E外 4πε0 r 2
r>R
E内= 0 r<R
2020/10/22
10
(2)均匀带电球体
2020/10/22
19
三.场强与电势的关系
1.等势面 电势相等的各点所构成的曲面
性质:
➢沿等势面移动电荷时电场力做功为零. ➢等势面与电力线垂直.
2020/10/22
20
2.场强与电势间的积分关系
Ua a E cosdl
2020/10/22
21
3.场强与电势间的微分关系(电势梯度)
El
dU dl
61.5lg 100 4
86mV
2020/10/22
29
5-4 心电图和心电向量
一. 心电的产生和心电偶
1.心肌细胞的电偶极矩
a. 无刺激时, 对外呈电中性。医学上,静息时的电荷分布称为 膜的极化;
2020/10/22
30
b.细胞受刺激时,膜对离子通透性改变,心肌细胞类似一变化 电偶极子,电偶极矩是变化的,这一过程称为除极;
2020/10/22
28
人体神经细胞膜内外离子浓度.
在人体T=310K时,将数据代入能斯特方程得各 种离子的平衡电位为:
U iNa
61.5lg Co Ci
61.5lg 142 10
71mV
UiK
61.5lg Co Ci
61.5lg 5 89mV 141
U iCl
61.5lg Co Ci
2020/10/22
15
二.电势 电势差
1.电势能
电荷放在电场中具有电势能W 电场力对电荷做功
b
Aab
Wa Wb
q0
E dl
a
规定:q0在无穷远处的电势能为零
Wa Aa q0 a E dl
2020/10/22
16
2.电势:
Ua
Wa q0
E cosdl
a
定义:电场中某点的电势等于单位正电荷在该点 所具有的电势能。
2020/10/22
33
(1)瞬时心电向量
某一时刻所有心肌细胞的电偶极矩矢量和
瞬时心电向量的大小和方向均随时间不断作周期 性变化。
2020/10/22
34
(2)空间心电向量环 对瞬时心电向量进行平移,使箭尾收在一点,把箭头
按时间顺序描记连接成的轨迹。
(3) 平面心电向量环 空间心电向量环在某一平面上的投影。
形成机制: 1.膜内外离子浓度不同; 2.膜对不同离子通透性不同 U2-U1
一. 能斯特方程
U2
U1
2.3
RT ZF
lg
C1 C2
2020/10/22
27
二.细胞静息电位
细胞膜是一个半透膜; 在细胞的内﹑外存在着多种离子,其中主要是K+﹑Na+﹑Cl和大蛋白质离子;
因此那些能够透过细胞膜的离子才能形成跨膜(静息)电位.
某点场强在任一方向l上的分量El,等于电势在该方向上变
化率的负值.
dU 是电势沿等势面法线方向的变化率,叫电势梯度.
dn
En
dU dn
2020/10/22
22
四.电偶极子的电势
1.电偶极子:两个相距很近的等量异号点电荷组成的 带电系统
2.电偶极矩: p ql
3.电偶极子的电势公式:
U
ql cos
2.带电电容器中的电能:W 1 εE2Sd
2
3.电场的能量与能量密度
能量密度: w 1 εE2
2
电场的能量:W
V
1 2
εE 2dV
2020/10/22
47
2020/10/22
43
5-6 静电场中的电介质
一. 电介质及其极化
1. 电介质 为不能导电的绝缘体; 特点:一般不能导电。
2. 分类 无极分子 有极分子
2020/10/22
44
3. 极化 定义: 在外电场作用下,电介质垂直于外电场的两个端 面上分别出现一层正电荷和负电荷的现象.
种类: 位移极化
2020/10/22
35
(4) 心电图的形成原理:
方法:用环体分割投影法。
2020/10/22
36
在一个心动周期内有三个心电向量环: P环 - 心房除极而形成, QRS环 - 心室除极而形成, T环 - 心室复极而形成。
分别对应于心电图中的P波、QRS波、T波。
2020/10/22
37
二.心电图导联
取向极化
2020/10/22
45
二. 电介质中的电场强度
1. 介质中的电场
由于外场作用,介质中出现极化电场E’ E=E0+E‘
2. 电介质的相对介电常数
r =1+
E E0 εr
3. 电介质的介电常数
E
q 4πεr 2
2020/10/22
46
三.平行板电容器 静电场的能量
1.电容:两个带等值异号电荷的平行板导体
本章学习要点:
1. 主要内容以此为准,公式推导过程不作要求。 2. 图片参见课本或参考书;课本没有的图片不 作要求,以减轻负担。 3. 本课件只供个人学习用,不外传以免纠纷。
2020/10/22
1
5-1 电场强度和高斯定理
一.库仑定律
1.电荷:物质的带电属性; 2.点电荷:忽略大小和形状的带电体。 3.库仑定律
2020/10/22
39
5-5 静电场中的导体
一.导体的静电平衡
1.静电感应
2.静电平衡
3.静电平衡条件:导体内任一点的电场强度都等于零
推论: a.导体是等势体,导体表面是等势面 b.导体表面的场强垂直于导体表面
2020/10/22
40
二.静电平衡时导体上电荷的分布
遵循以下规律:
1.静电平衡时导体内没有净电荷,导体所带电荷只能 分布在导体的外表面.
2.电偶层外某点a的电势:
dU psd 4πε0
层矩: ps=
2020/10/22
25
整个电偶层在a点的电势: U ps 4πε0
表明:电偶层在某点产生的电势,只与层矩ps与电偶 层对该点所张立体角有关,而与电偶层的形状无关。
2020/10/22
26
5-3 细胞膜电位
膜电位:细胞膜内外之间的电势差。
2020/10/22
17
3.点电荷电势
U q 4πε0r
4.叠加原理
n
U Ui i 1
电荷连续分布的带电体:U
1 4πε0
dq r
2020/10/22
18
5.电势差:
bБайду номын сангаас
U ab Ua Ub
E dl
a
静电场中a、b两点的电势差Uab,等于把单位正电 荷从a移到b时电场力所作的功。
电场力作功:Aab q0 (Ua Ub )
2020/10/22
2
二.电场 电场强度
1. 电场: 电荷在其周围空间所产生的特殊形态物质;
2. 电场强度: 定义:电场中某点的场强等于单位正电荷在该点受
力的大小;
匀强电场:各点的场强大小、方向均相同。
2020/10/22
3
3. 点电荷场强
E
1 4πε 0
q r2
er
方向:q“+”E与r同向; q“-”E与r反向。
4πε0r 2
p cos
4πε0r 2
2020/10/22
23
表明:
➢电偶极子的电势与电矩p成正比,电势分布与方位
有关
➢以电偶极子轴线的中垂面为零势面、将整个电场分 为正负两个对称的区域
2020/10/22
24
五.电偶层的电势
1.电偶层: 相距很近、互相平行且具有等值异号电荷密度的两
个带电表面。
(答案:E=/20r)
2020/10/22
13
5-2 电势
一.静电场力做功
1.点电荷q电场: 对试探电荷q0作的功为
Aab
q0q 4πε0
1 ( ra
1 rb
)
2020/10/22
14
2.结论: 电荷在静电场中移动时,电场力对它所作的功只与
电荷的始、末位置有关,而与移动的具体路径无关.
静电场力沿任何闭合路径作功等于0,可推得 静电场的环路定理
2.导体表面附近的场强与该表面处电荷密度的关系:
E
σ ε0
en
2020/10/22
41
3.电荷在孤立导体表面上的分布规律:
分布是不均匀的,表面凸出的地方电荷面密度较大; 表面平坦的地方电荷面密度较小.
2020/10/22
42
三. 静电屏蔽
1.空腔导体将使空腔内空间不受外电场的影响;
2.接地空腔导体将使外部空间不受空腔内的电场的 影响
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