赵凯华电磁学课件及课后习题答案
赵凯华所编《电磁学》第二版答案
第一章静电场§1.1静电的基本现象和基本规律思考题：1、给你两个金属球，装在可以搬动的绝缘支架上，试指出使这两个球带等量异号电荷的方向。
你可以用丝绸摩擦过的玻璃棒，但不使它和两球接触。
你所用的方法是否要求两球大小相等？答：先使两球接地使它们不带电，再绝缘后让两球接触，将用丝绸摩擦后带正电的玻璃棒靠近金属球一侧时，由于静电感应，靠近玻璃棒的球感应负电荷，较远的球感应等量的正电荷。
然后两球分开，再移去玻璃棒，两金属球分别带等量异号电荷。
本方法不要求两球大小相等。
因为它们本来不带电，根据电荷守恒定律，由于静电感应而带电时，无论两球大小是否相等，其总电荷仍应为零，2、答：3、§1.2思考题：1、2、电荷量答：q03、4、答：由对称性可知，圆环中心处电场强度为零。
轴线上场强方向沿轴线。
当带电为正时，沿轴线向外；当带电为负时，沿轴线向内，-----------------------------------------------------------------------------------------------------------§1.3高斯定理思考题：1、一般地说，电力线代表点电荷在电场中运动的轨迹吗？为什么？答：一般情况下，电力线不代表点电荷在电场中运动的轨迹。
因为电力线一般是曲线，若电荷沿电力线作曲线运动，应有法向力存在；但电力线上各点场强只沿切线方向，运动电荷必定偏离弯曲的电力线。
仅当电力线是直线，且不考虑重力影响时，初速度为零的点电荷才能沿着电力线运动。
若考虑重力影响时，静止的点电荷只能沿竖直方向电力线运动。
2、空间里的电力线为什么不相交？答：电力线上任一点的切线方向即为该点场强方向。
如果空间某点有几条电力线相交，过交点对每条电力线都可作一条切线，则交点处的场强方向不唯一，这与电场中任一点场强有确定方向相矛盾。
3、一个点电荷q放在球形高斯面的中心处，试问在下列情况下，穿过这高斯面的电通量是否改变？（1）如果第二个点电荷放在高斯球面外附近；（2）如果第二个点电荷放在高斯球面内；（3）如果将原来的点电荷移离了高斯球面的球心，但仍在高斯球面内。
赵凯华所编《电磁学》第二版答案
精心整理第一章静电场§1.1静电的基本现象和基本规律思考题：1、给你两个金属球，装在可以搬动的绝缘支架上，试指出使这两个球带等量异2、3、用手握铜棒与丝绸摩擦，铜棒不能带电。
戴上橡皮手套，握着铜棒和丝绸摩擦，铜棒就会带电。
为什么两种情况有不同结果？答：人体是导体。
当手直接握铜棒时，摩擦过程中产生的电荷通过人体流入大地，不能保持电荷。
戴上橡皮手套，铜棒与人手绝缘，电荷不会流走，所以铜棒带电。
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------§1.2电场电场强度思考题：1、在地球表面上通常有一竖直方向的电场，电子在此电场中受到一个向上的力，电场强度的方向朝上还是朝下？答：电子受力方向与电场强度方向相反，因此电场强度方向朝下。
2、力F答：P 点，3、4、正时，沿轴线向外；当带电为负时，沿轴线向内，-----------------------------------------------------------------------------------------------------------§1.3高斯定理思考题：1、一般地说，电力线代表点电荷在电场中运动的轨迹吗？为什么？答：一般情况下，电力线不代表点电荷在电场中运动的轨迹。
因为电力线一般是曲线，若电荷沿电力线作曲线运动，应有法向力存在；但电力线上各点场强只沿切线方向，运动电荷必定偏离弯曲的电力线。
仅当电力线是直线，且不考虑重力影响时，初速度为零的点电荷才能沿着电力线运动。
若考虑重力影响时，静止的点电荷只能沿竖直方向电力线运动。
2、3、（1（2（3（14、（立方体的中心，则穿过该高斯面的电通量如何变化？（2）通过这立方体六个表面之一的电通量是多少？答：（1）立方形高斯面内电荷不变，因此电通量不变；（2）通过立方体六个表面之一的电通量为总通量的1/6。
赵凯华所编《电磁学》第二版答案
第一章静电场§1.1 静电的基本现象和基本规律思考题：1、给你两个金属球，装在可以搬动的绝缘支架上，试指出使这两个球带等量异号电荷的方向。
你可以用丝绸摩擦过的玻璃棒，但不使它和两球接触。
你所用的方法是否要求两球大小相等答：先使两球接地使它们不带电，再绝缘后让两球接触，将用丝绸摩擦后带正电的玻璃棒靠近金属球一侧时，由于静电感应，靠近玻璃棒的球感应负电荷，较远的球感应等量的正电荷。
然后两球分开，再移去玻璃棒，两金属球分别带等量异号电荷。
本方法不要求两球大小相等。
因为它们本来不带电，根据电荷守恒定律，由于静电感应而带电时，无论两球大小是否相等，其总电荷仍应为零，故所带电量必定等量异号。
2、带电棒吸引干燥软木屑，木屑接触到棒以后，往往又剧烈地跳离此棒。
试解释之。
答：在带电棒的非均匀电场中，木屑中的电偶极子极化出现束缚电荷，故受带电棒吸引。
但接触棒后往往带上同种电荷而相互排斥。
3、用手握铜棒与丝绸摩擦，铜棒不能带电。
戴上橡皮手套，握着铜棒和丝绸摩擦，铜棒就会带电。
为什么两种情况有不同结果答：人体是导体。
当手直接握铜棒时，摩擦过程中产生的电荷通过人体流入大地，不能保持电荷。
戴上橡皮手套，铜棒与人手绝缘，电荷不会流走，所以铜棒带电。
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- §1.2 电场电场强度思考题：1、在地球表面上通常有一竖直方向的电场，电子在此电场中受到一个向上的力，电场强度的方向朝上还是朝下答：电子受力方向与电场强度方向相反，因此电场强度方向朝下。
2、在一个带正电的大导体附近P点放置一个试探点电荷q0(q0>0),实际测得它受力F。
若考虑到电荷量q0不是足够小的，则F/ q0比P点的场强E大还是小若大导体带负电，情况如何答：q0不是足够小时，会影响大导体球上电荷的分布。
电磁学(赵凯华,陈熙谋第三版)第三章 习题解答
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新概念物理教程・电磁学$ 第三章 电磁感应 电磁场的相对论变换$ 习题解答
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赵凯华所编《电磁学》第二版答案
第一章静电场§静电的基本现象和基本规律思考题：1、给你两个金属球，装在可以搬动的绝缘支架上，试指出使这两个球带等量异号电荷的方向。
你可以用丝绸摩擦过的玻璃棒，但不使它和两球接触。
你所用的方法是否要求两球大小相等？答：先使两球接地使它们不带电，再绝缘后让两球接触，将用丝绸摩擦后带正电的玻璃棒靠近金属球一侧时，由于静电感应，靠近玻璃棒的球感应负电荷，较远的球感应等量的正电荷。
然后两球分开，再移去玻璃棒，两金属球分别带等量异号电荷。
本方法不要求两球大小相等。
因为它们本来不带电，根据电荷守恒定律，由于静电感应而带电时，无论两球大小是否相等，其总电荷仍应为零，故所带电量必定等量异号。
2、带电棒吸引干燥软木屑，木屑接触到棒以后，往往又剧烈地跳离此棒。
试解释之。
答：在带电棒的非均匀电场中，木屑中的电偶极子极化出现束缚电荷，故受带电棒吸引。
但接触棒后往往带上同种电荷而相互排斥。
3、用手握铜棒与丝绸摩擦，铜棒不能带电。
戴上橡皮手套，握着铜棒和丝绸摩擦，铜棒就会带电。
为什么两种情况有不同结果？答：人体是导体。
当手直接握铜棒时，摩擦过程中产生的电荷通过人体流入大地，不能保持电荷。
戴上橡皮手套，铜棒与人手绝缘，电荷不会流走，所以铜棒带电。
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- §电场电场强度思考题：1、在地球表面上通常有一竖直方向的电场，电子在此电场中受到一个向上的力，电场强度的方向朝上还是朝下？答：电子受力方向与电场强度方向相反，因此电场强度方向朝下。
2、在一个带正电的大导体附近P点放置一个试探点电荷q0(q0>0),实际测得它受力F。
若考虑到电荷量q0不是足够小的，则F/ q0比P点的场强E大还是小？若大导体带负电，情况如何？答：q0不是足够小时，会影响大导体球上电荷的分布。
电磁学 赵凯华 陈熙谋 第二版 课后答案
q(2q) 4πε 0 x2
=
q0q 4πε 0 (l −
x)2
21 =
x l−x
2l − 2x = x
x
l-x
(1+ 2)x = 2l
( ) x = 2 l = 2 2 − 1 l 2 +1
8. 三个相同的点电荷放置在等边三角形的各顶点上。在此三 角形的中心应放置怎样的电荷，才能使作用在每一点电荷上 的合力为零？
解：设油滴带电量为 q，有电场力格重力平衡条件： qE＝mg
得：
mg
4 / 3π k 3 × ρ g
q=
=
E
E
4 / 3×3.14×(1.64×10−6)3 ×0.851×10−3 ×106 ×9.8
=
1.92×105
( ) = 8.02×10−19 库仑
喷雾器
+ -
油滴 E
电池组
显微镜
3. 在早期（1911年）的一连串实验中，密立根在不同的时刻观察 单个油滴上呈现的电荷，其测量结果（绝对值）如下：
解：设三个电荷相等为 q，三边边长为a，其中心到三顶点距
离为 3 a × 2 ，此处置于电荷q0，则：
2
3
2 × q2 cos 300 = q | q0 |
4πε 0a2
3q
4πε0 (
3a )2 3
2 × 2 = | q0 |
a2
3 a2
4
3q | q0 |= 3
3q q0 = − 3
9. 电量都是Q的两个点电荷相距为l，连线中点为O；有另一 点电荷q，在连线的中垂面上距O为x处。(1)求q受的力；
为r处，
3Q
E=
(r >> l ),
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第一章静电场§1.1静电的基本现象和基本规律思考题：1、给你两个金属球，装在可以搬动的绝缘支架上，试指出使这两个球带等量异号电荷的方向。
你可以用丝绸摩擦过的玻璃棒，但不使它和两球接触。
你所用的方法是否要求两球大小相等？答：先使两球接地使它们不带电，再绝缘后让两球接触，将用丝绸摩擦后带正电的玻璃棒靠近金属球一侧时，由于静电感应，靠近玻璃棒的球感应负电荷，较远的球感应等量的正电荷。
然后两球分开，再移去玻璃棒，两金属球分别带等量异号电荷。
本方法不要求两球大小相等。
因为它们本来不带电，根据电荷守恒定律，由于静电感应而带电时，无论两球大小是否相等，其总电荷仍应为零，故所带电量必定等量异号。
2、带电棒吸引干燥软木屑，木屑接触到棒以后，往往又剧烈地跳离此棒。
试解释之。
答：在带电棒的非均匀电场中，木屑中的电偶极子极化出现束缚电荷，故受带电棒吸引。
但接触棒后往往带上同3、答：§1.2思考题：1、下？2、q0不是答：q0P 点，而3、4、§1.3高斯定理思考题：1、一般地说，电力线代表点电荷在电场中运动的轨迹吗？为什么？答：一般情况下，电力线不代表点电荷在电场中运动的轨迹。
因为电力线一般是曲线，若电荷沿电力线作曲线运动，应有法向力存在；但电力线上各点场强只沿切线方向，运动电荷必定偏离弯曲的电力线。
仅当电力线是直线，且不考虑重力影响时，初速度为零的点电荷才能沿着电力线运动。
若考虑重力影响时，静止的点电荷只能沿竖直方向电力线运动。
2、空间里的电力线为什么不相交？答：电力线上任一点的切线方向即为该点场强方向。
如果空间某点有几条电力线相交，过交点对每条电力线都可作一条切线，则交点处的场强方向不唯一，这与电场中任一点场强有确定方向相矛盾。
3、一个点电荷q放在球形高斯面的中心处，试问在下列情况下，穿过这高斯面的电通量是否改变？（1）如果第二个点电荷放在高斯球面外附近；（2）如果第二个点电荷放在高斯球面内；（3）如果将原来的点电荷移离了高斯球面的球心，但仍在高斯球面内。
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第一章静电场§1.1 静电的基本现象和基本规律思考题：1、给你两个金属球，装在可以搬动的绝缘支架上，试指出使这两个球带等量异号电荷的方向。
你可以用丝绸摩擦过的玻璃棒，但不使它和两球接触。
你所用的方法是否要求两球大小相等答：先使两球接地使它们不带电，再绝缘后让两球接触，将用丝绸摩擦后带正电的玻璃棒靠近金属球一侧时，由于静电感应，靠近玻璃棒的球感应负电荷，较远的球感应等量的正电荷。
然后两球分开，再移去玻璃棒，两金属球分别带等量异号电荷。
本方法不要求两球大小相等。
因为它们本来不带电，根据电荷守恒定律，由于静电感应而带电时，无论两球大小是否相等，其总电荷仍应为零，故所带电量必定等量异号。
2、带电棒吸引干燥软木屑，木屑接触到棒以后，往往又剧烈地跳离此棒。
试解释之。
答：在带电棒的非均匀电场中，木屑中的电偶极子极化出现束缚电荷，故受带电棒吸引。
但接触棒后往往带上同种电荷而相互排斥。
3、用手握铜棒与丝绸摩擦，铜棒不能带电。
戴上橡皮手套，握着铜棒和丝绸摩擦，铜棒就会带电。
为什么两种情况有不同结果答：人体是导体。
当手直接握铜棒时，摩擦过程中产生的电荷通过人体流入大地，不能保持电荷。
戴上橡皮手套，铜棒与人手绝缘，电荷不会流走，所以铜棒带电。
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- §1.2 电场电场强度思考题：1、在地球表面上通常有一竖直方向的电场，电子在此电场中受到一个向上的力，电场强度的方向朝上还是朝下答：电子受力方向与电场强度方向相反，因此电场强度方向朝下。
2、在一个带正电的大导体附近P点放置一个试探点电荷q0(q0>0),实际测得它受力F。
若考虑到电荷量q0不是足够小的，则F/ q0比P点的场强E大还是小若大导体带负电，情况如何答：q0不是足够小时，会影响大导体球上电荷的分布。
赵凯华所编电磁学第二版答案
赵凯华所编电磁学第二版答案Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT第一章静电场§静电的基本现象和基本规律思考题：1、给你两个金属球，装在可以搬动的绝缘支架上，试指出使这两个球带等量异号电荷的方向。
你可以用丝绸摩擦过的玻璃棒，但不使它和两球接触。
你所用的方法是否要求两球大小相等答：先使两球接地使它们不带电，再绝缘后让两球接触，将用丝绸摩擦后带正电的玻璃棒靠近金属球一侧时，由于静电感应，靠近玻璃棒的球感应负电荷，较远的球感应等量的正电荷。
然后两球分开，再移去玻璃棒，两金属球分别带等量异号电荷。
本方法不要求两球大小相等。
因为它们本来不带电，根据电荷守恒定律，由于静电感应而带电时，无论两球大小是否相等，其总电荷仍应为零，故所带电量必定等量异号。
2、带电棒吸引干燥软木屑，木屑接触到棒以后，往往又剧烈地跳离此棒。
试解释之。
答：在带电棒的非均匀电场中，木屑中的电偶极子极化出现束缚电荷，故受带电棒吸引。
但接触棒后往往带上同种电荷而相互排斥。
3、用手握铜棒与丝绸摩擦，铜棒不能带电。
戴上橡皮手套，握着铜棒和丝绸摩擦，铜棒就会带电。
为什么两种情况有不同结果答：人体是导体。
当手直接握铜棒时，摩擦过程中产生的电荷通过人体流入大地，不能保持电荷。
戴上橡皮手套，铜棒与人手绝缘，电荷不会流走，所以铜棒带电。
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------§电场电场强度思考题：1、在地球表面上通常有一竖直方向的电场，电子在此电场中受到一个向上的力，电场强度的方向朝上还是朝下答：电子受力方向与电场强度方向相反，因此电场强度方向朝下。
2、在一个带正电的大导体附近P点放置一个试探点电荷q0(q0>0),实际测得它受力F。
新概念物理教程 电磁学 赵凯华 第二版2版 课后习题答案全解详解
可当作点电荷），求（"）! 粒于所受的力；（’）! 粒子的加速度。
解：（"）
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设两平行线中左边一条带负电右边一条带正电原点取在二者中间场点的坐标为利用书上例题的结果有均匀电场与半径为的半球面的轴线平行试用面积分计算通过此半球面的电通量
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68
点电荷势场
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69
电偶极势场
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70
电容器势场
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71
电导块势场
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72
综合势场图
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73
场势微分式
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74
续78
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75
电势梯度
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76
由V求E例题
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77
§5 静电场中的导体
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78
导体静电感应
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79
导体静电平衡
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54
电势
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55
电势差
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56
叠加原理
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57
续56
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58
简例
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59
电势计算法
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60
带电环双例
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61
带电薄圆盘
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62
带电薄球壳
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63
带电平行线
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64
带电平行板
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65
同轴带电柱
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66
同轴带电环
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67
等势面
h
则两极板间的电场为： E
2 or
We
可采用多个电容连接：
C1
如增大电容，可将多个电容并联：
C2
…
C C 1 C 2 C k
若增强耐压，可将多个电容串联：
Ck
U1 U2 … Uk
C
耐压强度： U U 1 U 2 U K
U 但是电容减小：
C 1C 11感 谢下C 1 载2C 1k
99
电容器的电场能
电容器的能量 电容器带电时具有能量，实验如下：
并且 UEd
W
12CU2=
1 2
0S
d
E2d2
1 2
0
V
记为：We 120E2V
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：we
We V
1 2
0E
2
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101
电容器的电场能
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 、–，
. K.
a. b
将K倒向a 端 电容充电 再将K到向b端
C
R
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=？
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100
电容器的电场能
W 1 Q2 2C
1 CU2 1 QU
2
2
这些能量存在何处？
电场的能量
以平行板电容器为例：C Q = ε 0 S Ud
80
静电平衡条件
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81
实心导体
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82
空腔无荷导体
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83
空腔有荷导体
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84
静电屏蔽
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85
平衡导体近场
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86
近场公式证明
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87
凡例
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88
§7 电容和电容器
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89
电容
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90
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91
孤立导体电容
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92
电容器电容
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sinba
则： asin1 b
ln 1 a (s i)n a s i n 1 (a s i)2 n b b 2b
Coa2(11asin) oa2 (1a)
b 2b
b
2b
证毕
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98
电容器电容求解
电容器的串并联
C的大小
(1)衡量一个实际的电容器的性能主要指标 耐压能力
(2)在电路中，一个电容器的电容量或耐压能力不够时，
24
§3 高斯定理
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25
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
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26
流速场
通 Sv 量 d S 0 ? 0 0
环 L v流 d l 0 0
• 有源（或汇）、有旋 、两者兼而有之
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27
立体角
第一章
静电场
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1
§1 静电场的基本现象 和基本规律
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2
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3
电荷守恒定律
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4
真空库仑定律
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5
续库仑定律
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6
§2 电场 电场强度
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7
第二节
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8
电场强度
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9
点电荷的场强
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10
点电荷系场强
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11
电偶极子场强
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12
带电体的场强
d
dS 1 r1 2
dS 2
r
2 2
dS : 球面
球面度
球面所张立体角：
4 球面度
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28
电场线
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29
电通量
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30
续28
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31
凡例
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32
特例引入下节
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33
高斯定理
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34
续32
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35
续33
续28
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36
从Gauss定理看电场线的性质
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13
带电直线场强
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14
续16
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15
续17
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16
带电平面场强
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17
带电平的场强
续19
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18
两个常用公式
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19
带电圆环场强
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20
续22
带电圆环场强
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21
带电圆盘场强
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22
带电球面场强
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23
带电球面场强
续25
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93
平行板电容器
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94
圆柱形电容器
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95
电容器电容求解
特殊电容器电容求解
例题2:半径都是a 的两根平行长直导线相距为d(d>>a),
d
求单位长度的电容。
E
o
x.
P
解：设导线表面单位长度带电+ , –
两线间任意P点的场强：
UE 2 adao Ex d2x o(o d ln d x)a aoln d a
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41
续41
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42
应用：球体
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43
比较结果
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44
§4 电势及其梯度
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45
静电保守力
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46
续45
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47
点电荷系
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48
续47
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49
保守力小结
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50
环路定理
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51
电势能
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52
续51
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53
点电荷例
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单位长度的电容：
x
C感谢下U Q载 0ln1da()lnda0() 96
电容器电容求解
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b ，
该电容器的电容为： C oa b 212 ab
a
x dx b+xsin
忽略边缘效应
b 证明：整体不是平行板电容器
a
但在小块面积 adx 上，可认
C S d
为是平行板电容器,其电容为： dCboxasdinx
CdC
oaboxasdinx
oaln1(asi n) si n b
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97
电容器电容求解
x dx
b+xsin a
C S d
CdC oaboxasdinx
b
oaln1(asi n) si n b
b a
• 电场线疏的地方场强小，密 的地方场强大
EE 1co1 S s1E 2co2 s S20(管内 ） 无
o： r － E1cos1＝S2 E2cos2 S1
电场线起始于正电荷或无穷 远，止于负电荷或无穷远
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37
应用：直线
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38
应用：平面
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39
34推广
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40
应用：球面