高二物理競(jìng)賽電場(chǎng)強(qiáng)度通量 高斯定理課件

1一電場(chǎng)線(1)

切線方向?yàn)殡妶?chǎng)強(qiáng)度方向1

規(guī)定2特點(diǎn)(1)始于正電荷或無(wú)窮遠(yuǎn)，止于負(fù)電荷，非閉合線，也不在無(wú)電荷外中斷.典型電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布圖形(2)疏密表示電場(chǎng)強(qiáng)度的大小(2)任何兩條電場(chǎng)線不相交.2幾種電荷的線分布的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：?jiǎn)蝹€(gè)點(diǎn)電極3正負(fù)點(diǎn)電極4兩個(gè)同號(hào)的點(diǎn)電極5單個(gè)帶電平板電極6分別帶正負(fù)電的平行平板電極7帶異號(hào)電荷的點(diǎn)電極和平板電極8“怒發(fā)沖冠”9二電場(chǎng)強(qiáng)度通量(電通量)通過(guò)電場(chǎng)中某個(gè)面的電場(chǎng)線數(shù)1定義2表述

勻強(qiáng)電場(chǎng)，垂直平面時(shí).10二電場(chǎng)強(qiáng)度通量通過(guò)電場(chǎng)中某個(gè)面的電場(chǎng)線數(shù)1定義2表述

勻強(qiáng)電場(chǎng)，與平面夾角.11

非勻強(qiáng)電場(chǎng)&曲面S

12

非均勻電場(chǎng)，閉合曲面S.“穿出”“穿進(jìn)”13

例1三棱柱體放置在如圖所示的勻強(qiáng)電場(chǎng)中.求通過(guò)此三棱柱體的電場(chǎng)強(qiáng)度通量.解S1S214S1S215高斯定理是反映靜電場(chǎng)性質(zhì)的一個(gè)基本定理。一.問(wèn)題的提出：由①進(jìn)一步認(rèn)清靜電場(chǎng)的性質(zhì)；②便于電場(chǎng)的求解；③解決由場(chǎng)強(qiáng)求電荷分布的問(wèn)題。為何還要引入高斯定理？原則上，任何電荷分布的電場(chǎng)強(qiáng)度都可以求出，目的：16在點(diǎn)電荷q的電場(chǎng)中，通過(guò)求電通量導(dǎo)出.三高斯定理1

高斯定理的導(dǎo)出高斯定理庫(kù)侖定律電場(chǎng)強(qiáng)度疊加原理高斯高斯(C.F.Gauss17771855）

德國(guó)數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家和物理學(xué)家，有“數(shù)學(xué)王子”美稱，他與韋伯制成了第一臺(tái)有線電報(bào)機(jī)和建立了地磁觀測(cè)臺(tái)，高斯還創(chuàng)立了電磁量的絕對(duì)單位制.18

點(diǎn)電荷位于球面中心+19

點(diǎn)電荷在任意閉合曲面內(nèi)+20+

點(diǎn)電荷在任意閉合曲面外動(dòng)畫21

點(diǎn)電荷系的電場(chǎng)22在真空中靜電場(chǎng)，穿過(guò)任一閉合曲面的電場(chǎng)強(qiáng)度通量，等于該曲面所包圍的所有電荷的代數(shù)和除以.2高斯定理高斯面歸納總結(jié)：233高斯定理的討論(1)高斯面：閉合曲面.(2)電場(chǎng)強(qiáng)度：所有電荷的總電場(chǎng)強(qiáng)度.(3)電通量：穿出為正，穿進(jìn)為負(fù).(4)

僅面內(nèi)電荷對(duì)電通量有貢獻(xiàn).(5)

靜電場(chǎng)：有源場(chǎng).24四高斯定理應(yīng)用舉例用高斯定理求電場(chǎng)強(qiáng)度的一般步驟為

對(duì)稱性分析；根據(jù)對(duì)稱性選擇合適的高斯面；應(yīng)用高斯定理計(jì)算.25將上面結(jié)果推廣至任意連續(xù)電荷分布四.幾點(diǎn)說(shuō)明1.高斯定理是平方反比定律的必然結(jié)果；2.由的值決定，與分布無(wú)關(guān)；3.是總場(chǎng)強(qiáng)，它由q內(nèi)

和q外共同決定；4.高斯面為幾何面，q內(nèi)和q外總能分清；5.高斯定理也適用于變化電場(chǎng)；VdvS26分析:例1求：電荷面密度為

的無(wú)限大均勻帶電平面的場(chǎng)強(qiáng)分布由對(duì)稱性可知與帶電面垂直27解：選擇高斯面——與平面正交對(duì)稱的柱面?zhèn)让娴酌媲?/p>

大小相等；2829無(wú)限大帶電平面的電場(chǎng)疊加問(wèn)題30R例2求電量為Q、半徑為R的均勻帶電球面的場(chǎng)強(qiáng)分布電荷分布具有球?qū)ΨQ性電場(chǎng)分布具有球?qū)ΨQ性分析:dSdSp31Q例2-1

設(shè)有一半徑為R

,均勻帶電Q的球面.求球面內(nèi)外任意點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度.對(duì)稱性分析：電場(chǎng)強(qiáng)度分布具有球?qū)ΨQ解高斯面：半徑為同心球面

(1)R高斯面：半徑為同心球面高斯面：半徑為同心球面高斯面：半徑為同心球面高斯面：半徑為同心球面高斯面：半徑為同心球面高斯面：半徑為同心球面高斯面：半徑為同心球面32

(2)Q33例2-2求：電量為Q

,半徑為R

的均勻帶電球體的場(chǎng)強(qiáng)分布

解：

選擇高斯面——同心球面1.球面外(r>R)2.球面內(nèi)(r<R)340ERrR35例3

求電荷線密度為的無(wú)限長(zhǎng)均勻帶電直線的場(chǎng)強(qiáng)分布(a)過(guò)空間任意一點(diǎn)的電力線都與帶電直線垂直且相交(b)到帶電直線距離相等的各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)的大小相等分析:QPO36解：選擇高斯面——同軸柱面?zhèn)让?且同一側(cè)面上E大小相等lR371）需通過(guò)待求的區(qū)域；小結(jié)應(yīng)用高斯定理求場(chǎng)強(qiáng)的要點(diǎn)：適用對(duì)象：有球、柱、平面對(duì)稱的某些電荷分布。方法要點(diǎn)：（1）分析的對(duì)稱性；（2）選取高斯面的原則：2）在S上待求處，且等大，使得其余處必須有38正點(diǎn)電荷與負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線一對(duì)等量異號(hào)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線一對(duì)不等量異號(hào)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線帶電平行板電容器的電場(chǎng)線一對(duì)等量正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線典型電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布圖形39+正點(diǎn)電荷與負(fù)點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線-40一對(duì)等量正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線++41-+一對(duì)等量異號(hào)點(diǎn)電荷