1真空静电场
高中物理：静电场知识点归纳
高中物理：静电场知识点归纳一、电荷及电荷守恒定律1. 元电荷、点电荷(1) 元电荷：e＝1.6×10－19C，所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍，其中质子、正电子的电荷量与元电荷相同。
(2) 点电荷：当带电体本身的大小和形状对研究的问题影响很小时，可以将带电体视为点电荷。
2. 静电场(1) 定义：存在于电荷周围，能传递电荷间相互作用的一种特殊物质。
(2) 基本性质：对放入其中的电荷有力的作用。
3. 电荷守恒定律(1) 内容：电荷既不会创生，也不会消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分；在转移过程中，电荷的总量保持不变。
(2) 起电方式：摩擦起电、接触起电、感应起电。
(3) 带电实质：物体带电的实质是得失电子。
二、库仑定律1. 内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比。
作用力的方向在它们的连线上。
2. 表达式：，式中k＝9.0×109N·m2/C2，叫静电力常量。
3. 适用条件：真空中的点电荷。
三、电场强度、点电荷的场强1. 定义：放入电场中某点的电荷受到的电场力F与它的电荷量q的比值。
2. 定义式：3. 点电荷的电场强度：真空中点电荷形成的电场中某点的电场强度：4. 方向：规定正电荷在电场中某点所受电场力的方向为该点的电场强度方向。
5. 电场强度的叠加：电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和，遵从平行四边形定则。
四、电场线1. 定义：为了形象地描述电场中各点电场强度的强弱及方向，在电场中画出一些曲线，曲线上每一点的切线方向都跟该点的电场强度方向一致，曲线的疏密表示电场的强弱。
2. 特点①电场线从正电荷或无限远出发，终止于无限远或负电荷．②电场线不相交，也不相切，更不能认为电场就是电荷在电场中的运动轨迹．③同一幅图中，场强大的地方电场线较密，场强小的地方电场线较疏．五、匀强电场电场中各点场强大小处处相等，方向相同，匀强电场的电场线是一些平行的等间距的平行线．六、电势能、电势1. 电势能(1) 电场力做功的特点：电场力做功与路径无关，只与初、末位置有关。
3-1电磁-真空中的静电场 大学物理作业习题解答
dE
zdq 40(z2 r2 )3/2
R cos.ds 40R3
sin cosd 20
d R o
x
故球心o处总场强为:
E
dE
/ 2 sin cos d
0
20
40
4
1-6 均匀带电的无限长细线,弯成如图所示的形状,若点电荷的线
密度为λ,半圆处半径为R,求o点处的电场强度.
解:o电场强是由三部分电荷产生的:
解：作一半径为r的同心球面为高斯面。
当r<R1
当 R1<r<R2
E4r2 0, E 0
R1
r 2r2 sindrdd
E 4r2 R1 0 0
R2
0
1
r
2
A r sindrdd
0 R1 0 0
E
A
r2 R12 20r2
同理，当r>R2
E4r2 1 R2 2 Arsindrdd
0
20
9
1-10 两个无限长的共轴圆柱面，半径分别为R1和R2，面上都均
匀带电，沿轴线单位长度的电量分别为 1和 2 ,求： (1)场强分布；(2)若 1 2,情况如何？画出E－r曲线。
解：由圆柱面的对称性，E的方向为垂直柱面， r
故作一共轴圆柱面为高斯面，由高斯定律得：
R1
高 斯
当
r<R1, 当R1<r<R2 ，
1-12 将q=1.7×10-8库仑的点电荷从电场中的A点移到B点,外力需 做功5.0×10-8焦耳,问A,B俩点间的电势差是多少?哪点电势高?若 设B点的电势为零,A点的电势为多大?
解:(1) AAB=q(VA-VB), WAB=- AAB=+5.0×10-8
真空中静电场方程及其物理意义
真空中静电场方程及其物理意义
真空中静电场高斯定理：在真空静电场中，通过任意的闭合曲面电通量等于该闭合曲面内所包围的电荷的代数和除以真空介电常量。
电通量Φ所代表的物理含义是通过电场中某一给定曲面的电场线的总条数。
在静电学中，表明在闭合曲面内的电荷之和与产生的电场在该闭合曲面上的电通量积分之间的关系。
高斯定律表明在闭合曲面内的电荷分布与产生的电场之间的关系。
高斯定律在静电场情况下类比于应用在磁场学的安培定律，而二者都被集中在麦克斯韦方程组中。
因为数学上的相似性，高斯定律也可以应用于其它由平方反比律决定的物理量，例如引力或者辐照度。
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真空中静电场的高斯定理表达式
真空中静电场的高斯定理表达式
高斯定理（Gauss' Law）是一种在物理学中用来描述电磁场和电势场分布相互关系的理论性原理。
在真空中，根据高斯定理，电荷的静电场分布满足以下条件：
首先，静电场从电荷衰减到空间无穷远处，其分布具有反正切特性，即电势
V=q/4pi∊₀r，其中q为电荷，4πε₀为真空介电常数，r为电荷与场点的距离。
其次，对于有一个定向的电荷，电荷的静电势随距离的改变而改变：r正方向上的集流总量等于空间负区域上的电荷的正向集流量的总和；r负方向上的集流量总和等于正向电荷的负集流量总和。
也就是说，电势等效分布称为电荷的集流面，它具有封闭的面形，从电荷中出发，沿着斯特兰奇-平流线或几何线路循环，恢复到电荷本身。
最后，由于负集流等效于正集流，因此总集流量的总和为零。
由此可知，静电场的分布满足“积分等积准则”，即在电磁场的体积内，曲面的电势等效分布与电荷分布相等。
几十年来，高斯定理以其准确方便的计算过程和深刻精辟的理论正确性，为研究电磁场特性提供了有效的分析工具，在数学物理、电化学以及信息科学等领域都得到了广泛阐释与应用。
因而，被公认为是影响世界各个领域物理学研究的伟大原理之一，被教育作为研究领域的重要组成部分，在学校的物理课程中，受到广大学生的认可与喜爱，有助于学生培养独立思考的能力，增强学习的信心与热情。
大学物理复习资料1
2 3
1 2 3 4
Q
A
B
C
.P
E
1 2 Q S 同理可得： 0 2 3
Q Q Q 1 2 3 4 2S 2S 2S 按电场叠加原理可求得： Q Q Q EB EA EC 2 o S 2 o S 2 o S (2)第二板接地 则 4与大地构成一导体 4 0
qQ U2 U3 4 π 0 R3 4 π 0 R3 4 π 0 R3 q q qQ 4 π 0 R3
R2
R3
U1 U 2
q 4 π 0 R1
q 4 π 0 R2
（2）外壳接地， 电荷分布
U1
q 4 π 0 R1
q 4 π 0 R2
复习课
题型: 选择10题共30分, 填空10题共30分, 计算5题共40分 比例：静电场（第11、12章）： 31分； 第13章： 19分； 第14章： 19分； 第15章： 11分； 第16章： 17分； 第17章： 3分。。
11章 真空中的静电场
1、利用场强叠加原理求场强：
E
q q 1 1 i r E ri E dE 3 3 40 r 40 ri 40
R
o
练习题：例11-16、17；习题11-6、7、8、14
例11-16
均匀带电圆环半径为R，带电总量为q
求 圆环轴线上一点的电势 解 建立如图坐标系，选取电荷元 dq
dq dl
dq dV 4 0 r
dq r
R
dl
4 0 R x
2 2
O
P
x
Vp
2 R
习题一：真空中的静电场习题详解
dq = ρ ⋅ 4π r 2 dr
5
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1 真空中的静电场习题详解
习题册-下-1
dq 在球心处产生的电势为
dU =
dq ρr d r = 4πε 0 r ε0
整个带电球层在球心处产生的电势为
U 0 = ∫ dU 0 =
ρ ε0
∫
R2
R1
rdr =
ρ
2ε 0
(R
2 2
− R12 )
3 a ，由点电荷的电势公式得 2
（D）
Q 。 12 πε 0 a
U=
Q Q = 4 πε 0 r 2 3 πε 0 a
二、填空题 1．真空中两平行的无限长均匀带电直线，电荷线密度分别为
+λ 2d
d d −λ
− λ 和 λ ，点P1和P2与两带电线共面，位置如图，取向右为坐
标正方向，则P1和P2两点的场强分别 为 答案： E1 = 和 。
a b r P
a b λ λ λ ln ； （B） E = ,U= ln ； 2πε 0 r 2πε 0 r 2πε 0 r b b λ λ λ ln ； （D） E = ,U= ln 。 2πε 0 a 2 πε 0 r 2πε 0 a
λ
λ ，则 P 点的电势为 2πε 0 r
U = ∫ Edr = ∫ 0dr + ∫
4πε 0 d ( L + d )
q
x O L
dq
(L+d-x) d
P dE
x
解：带电直杆的电荷线密度为 λ = q / L 。设坐标原点
O 在杆的左端，在 x 处取一电荷元 dq = λ dx = qdx / L ，它在 P 点的场强为
高中物理复习提升-第一章静电场知识点总结
第一章 静电场知识点总结 第一讲 电场力的性质一、 电荷及电荷守恒定律1、自然界中只存在两种电荷，一种是正电，即用丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒带正电；另一种带负电，用毛皮摩擦橡胶棒，橡胶棒带负电，毛皮带正电。
电荷间存在着相互作用的引力或斥力。
电荷在它的周围空间形成电场，电荷间的相互作用力就是通过电场发生的。
电荷的多少叫电荷量，简称电量。
元电荷ｅ＝1.6×10－19C ，所有带电体的电荷量都等于ｅ的整数倍。
２、使物体带电叫做起电。
使物体带电的方法有三种：（１）摩擦起电；（２）接触带电；（３）感应起电。
３、电荷既不能创造，也不能消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分，在转移的过程中，电荷的总量不变。
这叫做电荷守恒定律。
二、点电荷如果带电体间的距离比它们的大小大得多，带电体便可看作点电荷。
三、库仑定律１、内容：在真空中两个点电荷之间相互作用的电力，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上。
２、公式：221r Q Q kF =，Ｆ叫库仑力或静电力，也叫电场力，Ｆ可以是引力，也可以是斥力，Ｋ叫静电力常量，公式中各量均取国际单位制单位时，Ｋ＝9.0×109N ·m 2/C 2３、适用条件：（１）真空中；（２）点电荷。
四、电场强度１、电场：带电体周围存在的一种物质，由电荷激发产生，是电荷间相互作用的介质。
只要电荷存在，在其周围空间就存在电场。
电场具有力的性质和能的性质。
２、电场强度：（１）定义：放入电场中某点的试探电荷所受的电场力跟它的电荷量的比值叫做该点的电场强度。
它描述电场的力的性质。
（２）q F E =，取决于电场本身，与ｑ、Ｆ无关，适用于一切电场；2rQK E =，仅适用于点电荷在真空中形成的电场。
（３）方向：规定电场中某点的场强方向跟正电荷在该点的受力方向相同。
（４）多个点电荷形成的电场的场强等于各个点电荷单独存在时在该点产生场强的矢量和。
题解1-真空中的静电场(已修改)
3 2 3 大小： 区：E i i i 2 0 2 0 2 0 2 0 2 区：E i i i 大小： 2 0 2 0 2 0 2 0 2、 E dS Q E 0 S a 0
大小： 2 0
i (i )
杆 0
EP dE
2
i
P
以无穷远处电势为零， P点电势为：
Ld x
U P dU
杆
L
0
(q / L)dx (q / L) L d ln 4 0 ( L d x) 4 0 d 1
2、一电荷面密度为σ 的“无限大”平面，在距离平面 a米远处一点的场强大小的一半是由平面上的一个半径 为R的圆面积范围内的电荷产生的。试求该圆半径的大 小。 解：圆盘在其轴线上P点场强：
根据电势叠加原理，P点处的电势也与电荷在环L上的 分布状况无关，为： dq
UP
4 0 r Nq 4 0 r
L
dq
4 r
0
1
L
R dq
L
r
P
dE
Z
9、C 空间各点处的总场强为：（方法与选择题第5小题 的方法相同）
0 (r R1 ) 2 E Eer er Q1 /(4 0 r ) ( R1 r R2 ) e (Q Q ) /(4 r 2 ) (r R2 ) 2 0 r 1
'
R
dl
R
Rd
d
y
dE
θ位置处的一窄条在轴线上的一点产生的场强为：
' ' dE i sin j cos 2 0 R 2 0 R d d i sin j cos 2 2 2 0 R 2 0 R
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例10- 40
续上
带电圆环场强
本课小结
小结
一、库仑定律。
二、电场与电场强度。 E F / q0
三、点电荷电场强度表达式： E
q
4 0r 2
r0
四、场强叠加原理： E Ei
五、场强的计算
1、点电荷系的场强计算 E Ei
2、连续带电体场强的计算
E
V
dq
4 0r 2
r0
第三节
电场线
q0 E
d l
B
q0
E
d l
B
A
q0
E
d l
3.对于给定的静电场中:
(1)任意点的电势能是相对的,电势能差是绝对的.
(2)任意点的电势能与零势能选取有关,与 q0 的大 小以及正负有关.
第五节
电势
注意
电势差是绝对的，与电势零点的选择 无关；
电势大小是相对的，与电势零点的选 择有关.
静电场力的功,两点间的电势能,电势
图组1
图组2
电通量
非均匀场
闭合曲面
凡例
高斯定理
证步1
证步2
证步3
证步4
高斯定理 Φe
E dS
1
S
0
n
qi
i 1
应注意的问题: 1）高斯面为封闭曲面.
2）高斯面上的任意一处的电场强度为高斯面内外所 有电荷的总电场强度. 3）仅高斯面内的电荷对高斯面的电场强度通量有贡献.
若通过一闭合曲面的 通量为零， 则此闭合曲面上的 一定是
（1）为零，也可能不为零； （2）处处为零。
结束选择
请在放映状小态下议点链击你接认为2 是对的答案
若通过一闭合曲面的 通量为零， 则此闭合曲面上的 一定是
（1）为零，也可能不为零； （2）处处为零。
结束选择
讨论
将 q2 从 A 移到 B q2 A P*
1.电场线
本次课小结
2.电通量
3.高斯定理 4.高斯定理的应用
例10- 7
第四节
静电场力的功
电场力是保守力
续上
环路定理
电势能
关于电势能的几点说明:
零势点
1.任一点的电势能: E pA A
q0
E
d l
2.任两点A,B间的电势能差:
零势点
零势点
EpAB EpA EpB A
结束选择
请在放映状小态下议点链击你接认为1 是对的答案
关于电势的概念下列说法中正确的是 （1）场强为零的地方， 电势必定为零； （2）场强相等的地方， 电势必定相等； （3）带正电的物体其 电势一定是正的； （4）以上结论都不对。
结束选择
请在放映状小态下议点链击你接认为2 是对的答案
关于电势的概念下列说法中正确的是 （1）场强为零的地方， 电势必定为零； （2）场强相等的地方， 电势必定相等； （3）带正电的孤立物体其电势一定是正的； （4）以上结论都不对。
电场中某点的电场强度的大小等于单位电 荷在该点所受的电场力;其方向与正电荷在 该点所受电场力的方向一致．
随堂小议
请在放映状态下点击你认为是对的答案
电场强度
的物理意义表明
(1) E 与 q 成反比，因为 公式中 q0 出现在分母上。
(2) E 与 q 无关，因为分 子 F 中含有 q 因子。
结束选择
4）该定理表明静电场是有源场. 5) 高斯定理适用于所有电场（包括库仑定律不再适用的
非静电场）是普遍电磁理论的基本方程之一.
随堂小议
请在放映状态下点击你认为是对的答案
若通过一闭合曲面的 通量为零， 则此闭合曲面上的 一定是
（1）为零，也可能不为零； （2）处处为零。
结束选择
请在放映状小态下议点链击你接认为1 是对的答案
结束选择
请在放映状小态下议点链击你接认为3 是对的答案
关于电势的概念下列说法中正确的是 （1）场强为零的地方， 电势必定为零； （2）场强相等的地方， 电势必定相等； （3）带正电的孤立物体其电势一定是正的； （4）以上结论都不对。
结束选择
请在放映状小态下议点链击你接认为4 是对的答案
关于电势的概念下列说法中正确的是 （1）场强为零的地方， 电势必定为零； （2）场强相等的地方， 电势必定相等； （3）带正电的孤立物体其电势一定是正的； （4）以上结论都不对。
请在放映状小态下议点链击你接认为1 是对的答案
电场强度
的物理意义表明
(1) E 与 q成0 反比，因为 公式中 q0 出现在分母上。
(2) E 与 q无0 关，因为分 子 F 中含有 因q子0 。
结束选择
请在放映状小态下议点链击你接认为2 是对的答案
电场强度
的物理意义表明
(1) E 与 成q0 反比，因为公 式中 q0 出现在分母上。
点 P 电2 B
q1
在点电荷 q 和 q 的静电场中，做如下的三
个闭合面
S1
,
S2
,
S3 , q
求通过各闭合面的电通量
.
Φe1
E dS
S1
0
q
q
Φe2 0
Φe3
q
0
S1
S2 S3
应用举例
点电荷
例10- 6
续上
应用高斯定理解题的步骤:
1.分析带电体电场的对称性 2.选取相应合适的高斯面 3.应用高斯定理求解
例10- 8
带电长圆柱面
续上
例10- 9
例10- 10
点电荷
带电量
归纳 均匀带电 球体
带电量
均匀带电
球面
带电量
无限长 均匀带电
直线
电荷线密度
无限长 均匀带电
圆柱面
电荷面密度
无限大 均匀带电
平面
电荷面密度
近场
常用公式
同学们好
电磁篇
引言
本章题头
本章内容
Contents chapter 10
静电场理论基础 矢量积分法求场强 静电场的高斯定理及应用 静电场的环路定理及应用 求电势的两种基本方法
第一节
物质电结构
电荷守恒
真空库仑定律
矢量式
、
续库仑定律
例10- 1
例
第二节
电场++++
电场强度
电场强度的定义:
差三者之间的关系:
b
Aab Epa Epb
a
q0
E
d l
q0Ua q0Ub
q0(Ua Ub)
若令b点为零电势点,则有:
E pa q0U a
随堂小议
请在放映状态下点击你认为是对的答案
关于电势的概念下列说法中正确的是 （1）场强为零的地方， 电势必定为零； （2）场强相等的地方， 电势必定相等； （3）带正电的孤立物体其电势一定是正的； （4）以上结论都不对。
(2) E 与 q无0 关，因为分 子 F 中含有 因q子0 。
结束选择
点电荷的场强
球对称性
场强叠加原理
连续带电体
场强计算
例10- 2
高数复习
例10- 3
讨论
连续带电体的电场强度的计算步骤
1.取电荷元dq,写出 dE
2.建立坐标系,写出dEx , dE y
3.积分求分场强 4.求合场强