大学物理静电场总结
第七章、静 电 场
一、两个基本物理量（场强和电势）
1、电场强度
⑴、 试验电荷在电场中不同点所受电场力的大小、方向都可能不同；而在 同一点，电场力的大小与试验电荷电量成正比，若试验电荷异号，则所
受电场力的方向相反。我们就用
q
F
来表示电场中某点的电场强度，用
E 表示，即q
F E =
对电场强度的理解：
①反映电场本身性质，与所放电荷无关。
②E 的大小为单位电荷在该点所受电场力,E 的方向为正电荷所受电场力
的方向。
③单位为N/C 或V/m
④电场中空间各点场强的大小和方向都相同称为匀强电场 ⑵、点电荷的电场强度
以点电荷Q 所在处为原点O,任取一点P(场点),点O 到点P 的位矢为r ,把试
验电荷q 放在P 点,有库仑定律可知,所受电场力为：
r
Q q F E 2041επ==
⑶常见电场公式
无限大均匀带电板附近电场：
εσ
02=
E
2、电势
⑴、电场中给定的电势能的大小除与电场本身的性质有关外，还与检验电荷
有关，而比值
q
E pa 0
则与电荷的大小和正负无关，它反映了静电场中某给
定点的性质。为此我们用一个物理量-电势来反映这个性质。即q
E p
V 0
=
⑵、对电势的几点说明 ①单位为伏特V
②通常选取无穷远处或大地为电势零点，则有: ?∞
?==
p
p
dr E V q
E 0
即P 点的电势等于场强沿任意路径从P 点到无穷远处的线积分。 ⑶常见电势公式 点电荷电势分布：r
q V επ04=
半径为R 的均匀带点球面电势分布：R q V επ04=
()R r ≤≤0 r
q V επ04=
()R r ≥
二、四定理
1、场强叠加定理
点电荷系所激发的电场中某点处的电场强度等于各个点电荷单独存在时对 该点的电场强度的矢量和。即
E E E n E +++= (21)
2、电势叠加定理
V 1 、V 2 ...V n 分别为各点电荷单独存在时在P 点的电势点电荷系
的电场中，某点的电势等于各点电荷单独 存在时在该点电势的代数和。
3、高斯定理
在真空中的静电场内，通过任意封闭曲面的电通量等于该闭合曲面包围的所
有电荷的代数和除以ε0
说明：
①高斯定理是反映静电场性质的一条基本定理。
②通过任意闭合曲面的电通量只取决于它所包围的电荷的代数和。 ③高斯定理中所说的闭合曲面，通常称为高斯面。
三、静电平衡
1、静电平衡
当一带电体系中的电荷静止不动，从而电场分布不随时间变化时，带电 体系即达到了静电平衡。 说明：
①导体的特点是体内存在自由电荷。在电场作用下，自由电荷可以移动， 从而改变电荷分布；而电荷分布的改变又影响到电场分布。
②均匀导体的静电平衡条件：体内场强处处为零。 ③导体是个等势体，导体表面是个等势面。
④导体外靠近其表面的地方场强处处与表面垂直。
2、静电平衡时导体上的电荷分布
在达到静电平衡时，导体内部处处没有净电荷，电荷只分布在导体的表 面。 说明：
①在静电平衡状态下，导体表面之外附近空间的场强E 与该处导体表面
的面电荷密度σ的关系为：ε
σ
=
E
③表面曲率的影响（孤立导体）表面曲率较大的地方（突出尖锐），σ较 大；曲率较小的地方（较平坦），σ较小
3、导体壳
①腔内无带电体
当导体壳内没有其他带电体时，在静电平衡下，导体壳的内表面上处处 没有电荷，电荷只能分布在外表面；空腔内没有电场 ②腔内有带电体
当导体壳腔内有其他带电体时，在静电平衡状态下，导体壳的内表面所 带电荷与腔内电荷的代数和为0 ③静电屏蔽
封闭导体壳（不论接地与否）内部的电场不受外电场的影响； 接地封闭导体壳（或金属丝网）外部的场不受壳内电荷的影响。
四、电通量、电容及电场中的能量计算
1、电通量
取电场中任一面元ds ，通过此面元的电场线条数即定义为通过这一面元的电 通量 Φd
①通过任意曲面的电通量为：??ΦΦ?==s
e e ds E d
②对封闭曲面来说，?Φ?=s
e ds E
并且，对于封闭曲面，取其外法线矢量为正方向，即穿入为负、穿出为正。 2、电容
①使导体每升高单位电势所需要的电量
②单位：法拉F 、F μ、pF
③电容C 是与导体的形状、大小有关的一个常数，与q 、V 无关 3、电容器
两个带有等量异号电荷的导体所组成的系统。 说明：
①电容器的电容与两导体的尺寸、形状、相对位置有关
②通常在电容器两金属极板间夹有一层电介质，也可以就是空气或真空。 电介质会影响电容器的电容。
③平行板电容器d
S
C ε
=
④球形电容器 ???
? ??-=R R B A q C 114πε 4、静电场中的能量
①电容器的电能为：U W C e 2
2
1=
②能量密度(单位体积内的电场能量)为:E
W e 2
2
1
ε
=
五、静电场中的电介质
电介质即绝缘体。电介质内没有可以自由移动的电荷。在电场作用下，电介
质中的电荷只能在分子范围内移动 1、电介质的极化
①在电场中，电介质表面上出现电荷分布，由于这些电荷仍束缚在每个分
子中，故称之为束缚电荷或极化电荷。 ②无极分子：分子正负电荷中心重合；
有极分子：分子正负电荷中心不重合。 2、极化强度矢量
电偶极子排列的有序程度反映了介质被极化的程度，排列得越有序说明被
极化得越厉害。
①量度了电介质极化状态（极化程度、极化方向） ②单位：m C 2
/ 3、电解质极化规律
①对于大多数各向同性介质，有：E P εχ0= 其中χ为极化率，与电介
质的种类有关
4、有电介质时的高斯定理
定义χε+=1r 为相对电容率，εεε0r =为电容率，定义E E D r εεε0==为
电位移矢量，有：∑?=?s
s
q ds D 0
六、应用
1、尖端放电：导体尖端附近的电场特别强，使空气分子电离，产生放电现
象。
2、负离子发生器
3、静电喷药
4、静电除尘
5、静电复印
6、压电晶体振荡器
7、电声换能器
大学物理静电场知识点总结
大学物理静电场知识点总结 1. 电荷的基本特征：（1）分类：正电荷（同质子所带电荷），负电荷（同电子所带电荷）（2）量子化特性（3）是相对论性不变量（4）微观粒子所带电荷总是存在一种对称性 2． 电荷守恒定律 ：一个与外界没有电荷交换的孤立系统，无论发生什么变化，整个系统的电荷总量必定保持不变。 3．点电荷：点电荷是一个宏观范围的理想模型，在可忽略带电体自身的线度时才成立。 4．库仑定律： 表示了两个电荷之间的静电相互作用，是电磁学的基本定律之一，是表示真空中两个静止的点电荷之间相互作用的规律 12 12123 012 14q q F r r πε= 5． 电场强度 ：是描述电场状况的最基本的物理量之一，反映了电 场的基 0 F E q = 6． 电场强度的计算： （1）单个点电荷产生的电场强度，可直接利用库仑定律和电场强度的定义来求得 （2）带电体产生的电场强度，可以根据电场的叠加原理来求解 πεπε== = ∑? n i i 3 3i 1 0i q 11 dq E r E r 44r r （3）具有一定对称性的带电体所产生的电场强度，可以根据高斯定
理来求解 （4）根据电荷的分布求电势，然后通过电势与电场强度的关系求得电场强度 7．电场线： 是一些虚构线，引入其目的是为了直观形象地表示电场强度的分布 （1）电场线是这样的线：a ．曲线上每点的切线方向与该点的电场强度方向一致 b ．曲线分布的疏密对应着电场强度的强弱，即越密越强，越疏越弱。 （2）电场线的性质：a ．起于正电荷（或无穷远），止于负电荷（或无穷远）。b ．不闭合，也不在没电荷的地方中断。c ．两条电场线在没有电荷的地方不会相交 8． 电通量： φ= ??? e s E dS （1）电通量是一个抽象的概念，如果把它与电场线联系起来，可以把曲面S 的电通量理解为穿过曲面的电场线的条数。（2）电通量是标量，有正负之分。 9． 高斯定理： ε?= ∑ ?? s S 01 E dS i （里） q （1）定理中的E 是由空间所有的电荷（包括高斯面内和面外的电荷）共同产生。（2）任何闭合曲面S 的电通量只决定于该闭合曲面所包围的电荷，而与S 以外的电荷无关 10． 静电场属于保守力：静电场属于保守力的充分必要条件是，电荷在电场中移动，电场力所做的功只与该电荷的始末位置有关，而与
大学物理静电场总结
第七章、静 电 场 一、两个基本物理量（场强和电势） 1、电场强度 ⑴、 试验电荷在电场中不同点所受电场力的大小、方向都可能不同；而在 同一点，电场力的大小与试验电荷电量成正比，若试验电荷异号，则所 受电场力的方向相反。我们就用 q F 来表示电场中某点的电场强度，用 E 表示，即q F E = 对电场强度的理解： ①反映电场本身性质，与所放电荷无关。 ②E 的大小为单位电荷在该点所受电场力,E 的方向为正电荷所受电场力 的方向。 ③单位为N/C 或V/m ④电场中空间各点场强的大小和方向都相同称为匀强电场 ⑵、点电荷的电场强度 以点电荷Q 所在处为原点O,任取一点P(场点),点O 到点P 的位矢为r ,把试 验电荷q 放在P 点,有库仑定律可知,所受电场力为： r Q q F E 2 041επ== ⑶常见电场公式 无限大均匀带电板附近电场： εσ 02= E
2、电势 ⑴、电场中给定的电势能的大小除与电场本身的性质有关外，还与检验电荷 有关，而比值 q E pa 0 则与电荷的大小和正负无关，它反映了静电场中某给 定点的性质。为此我们用一个物理量-电势来反映这个性质。即q E p V 0 = ⑵、对电势的几点说明 ①单位为伏特V ②通常选取无穷远处或大地为电势零点，则有: ?∞ ?==p p dr E V q E 0 即P 点的电势等于场强沿任意路径从P 点到无穷远处的线积分。 ⑶常见电势公式 点电荷电势分布：r q V επ04= 半径为R 的均匀带点球面电势分布：R q V επ04= ()R r ≤≤0 r q V επ04= ()R r ≥ 二、四定理 1、场强叠加定理 点电荷系所激发的电场中某点处的电场强度等于各个点电荷单独存在时对 该点的电场强度的矢量和。即
大学物理静电场深刻复知识题
一．选择题（每题3分） 1．如图所示，各图中所有电荷均与原点等距，且电量相等。设无穷远为零电势，则各图中电势和场强均为零的是（ ） +q +q +q +q +q -q –q -q –q -q +q +q -q -q +q +q （A ）图1 （B ）图2 （C ）图3 （D ）图4 2．一均匀带电球面，若球内电场强度处处为零， 则球面上带电量为σds 的面元在球面内产生的电场强度是（ ） （A ）处处为零 （B ）不一定为零 （C ）一定不为零 （D ）是常数 3．在一个点电荷+Q 的电场中，一个检验电荷+q ，从A 点分别移到B ，C ，D 点，B ，C ，D 点在+Q 为圆心的圆周上，如图所示，则电场力做功是（ ） （A ） 从A 到B 电场力做功最大。 （B ） 从A 到C 电场力做功最大。 （C ） 从A 到D 电场力做功最大。 B （D ） 电场力做功一样大。 D C 4．空心导体球壳，外半径为R 2，内半径为R 1，中心有点电荷q ，球壳上总电荷q ，以
无穷远处为电势零点，则导体壳的电势为（ ） （A ） 011 4q R πε（B ）0214q R πε （C ）01124q R πε （D ）02 124q R πε 5．等腰三角形三个顶点上分别放置+q ，-q 和2q 三个点电荷，顶角平分线上一点P 与三个顶点的距离分别为d 1 ,d 1和d ，如图所示，把电荷Q 从无穷远处移到P 点最少需要做功（ ） 2q P -q d 1 d 1 +q （A ） 011 4qQ d πε （B ）01124qQ d πε （C ）0124qQ d πε （D ） 01 12()4qQ qQ d d πε+ 6、如图所示，一点电荷q 位于一边长为a 的立方体的 q A 顶点A ，则通过立方体B 表面的电通量各为（ ） B （A ） 6q ε （B ）012εq （C ）024εq （D ）0εq 7、两金属球A 和B 的半径之比为1∶4，都带等量的同号电荷Q ．若将两球接触一下再移回原处，则A 球所带的电量变为（ ） (A) Q 32 (B) Q 51 (C) Q 3 1 (D) Q 52 8、下列说法中，正确的是（ ） （A ）电场强度不变的空间，电势必为零；（B ）电势不变的空间，电场强度必为零； （C ）电场强度为零的地方，电势必为零；（D ）电势为零的地方，电场强度必为零。
大学物理静电场
真空中的静电场 一、选择题 1．如图4—2所示，半径为 的半球面置于电场强度为 的 均匀电场中，选半球面的外法线为面法线正方向，则通过该半球面 的电场强度通量ΦE 为： A ． B ．0 C ． D ． E ． （） 2．如图所示，闭合面S 内有一点电荷Q ，P 为S 面上一点，在 S 面外A 点有一点电荷'Q ，若将电荷'Q 移至B 点，则； ()A S 面的总通量改变，P 点场强不变； ()B S 面的总通量不变，P 点场强改变； ()C S 面的总通量和P 点场强都不变； ()D S 面的总通量和P 点场强都改变。 3．两块平行平板，相距d ，板面积均为S ，分别均匀带电＋q 和―q ，若两板的线度远大于d ，则它们的相互作用力的大小为： A ． B ． C ． D ． 4．真空中两块互相平行的无限大均匀带电平面。其电荷密度分别为σ+和2σ+，两板之间的距离为d ，两板间的电场强度大小为 A .0 B. 023εσ C.0 εσ D. 02εσ 5．两无限长的均匀带电直线相互平行，相距2a ，线电荷密度分别为λ+ 和λ- ，则每单位 长度的带电直线受的作用力的大小为 A.2202a λπε B.2204a λπε C.220a λπε D.2 2 08a λπε 6．某区域静电场的电场线分布情况如图4—5所示，一负电荷从M 点移到N 点，有人根据此图做出下列几点结论，其中哪点是正确的? A ．电场强度E M ＞E N ，电场力做正功； B ．电势U M ＜U N ，电场力做负功； C ．电势能W M ＜W N ，电场力做负功； D ．负电荷电势能增加，电场力做正功。 Q ’ A P S Q B
大学物理下册知识点总结
大学物理下册 学院： 姓名： 班级： 第一部分：气体动理论与热力学基础 一、气体的状态参量：用来描述气体状态特征的物理量。 气体的宏观描述，状态参量： （1）压强p：从力学角度来描写状态。 垂直作用于容器器壁上单位面积上的力，是由分子与器壁碰撞产生的。单位 Pa （2）体积V：从几何角度来描写状态。 分子无规则热运动所能达到的空间。单位m 3 （3）温度T：从热学的角度来描写状态。 表征气体分子热运动剧烈程度的物理量。单位K。 二、理想气体压强公式的推导： 三、理想气体状态方程： 1122 12 PV PV PV C T T T =→= ；m PV RT M ' =；P nkT = 8.31J R k mol =g；23 1.3810J k k - =?；231 6.02210 A N mol- =?； A R N k =g 四、理想气体压强公式： 2 3kt p nε =2 1 2 kt mv ε=分子平均平动动能 五、理想气体温度公式： 2 13 22 kt mv kT ε== 六、气体分子的平均平动动能与温度的关系： 七、刚性气体分子自由度表 八、能均分原理： 1.自由度：确定一个物体在空间位置所需要的独立坐标数目。 2.运动自由度： 确定运动物体在空间位置所需要的独立坐标数目，称为该物体的自由度 （1）质点的自由度： 在空间中：3个独立坐标在平面上：2 在直线上：1 （2）直线的自由度： 中心位置：3（平动自由度）直线方位：2（转动自由度）共5个 3.气体分子的自由度 单原子分子 (如氦、氖分子)3 i=；刚性双原子分子5 i=；刚性多原子分子6 i= 4.能均分原理：在温度为T的平衡状态下，气体分子每一自由度上具有的平均动都相等，其值为 1 2 kT 推广：平衡态时，任何一种运动或能量都不比另一种运动或能量更占优势,在各个自由度上，运动的机会均等,且能量均分。 5.一个分子的平均动能为： 2 k i kT ε= 五. 理想气体的内能（所有分子热运动动能之和） 1.1mol理想气体 2 i E RT = 5.一定量理想气体( 2 i m E RT M νν ' == 九、气体分子速率分布律（函数）
大学物理A(上)静电学部分习题解答A
静电学部分习题解答第11次课（上） 1、解：由库仑定律： 12 2 1 4 q q F r r πε = 代入数据，求得库仑力大小： 3.78N F= 2、解：取线元d x ,其电量d q 在P 点场强大小为: " 2 1 1d d 4() 2 = +- P x E l d x λ πε 2 1 1d d d cos0 4() 2 == +- Px P x E E l d x λ πε () 23 22 0011 1 11 () 2.4110N/C 44 () 2 - ==-=? + +- ?l Px l dx E l d l d d x λλ πεπε 3、解：建立如图坐标；取线元： ' 223 00 d d d 44 q Q E l R R πεπε == 由对称性：0 x E= () 00 d d sin y y E E y y E E Eπθ ==+ ?? d d l Rθ =
" 2222 00 sin d 42 y Q Q E R R πθθ πεπε =-=- ? 22 2 y Q E E j j R πε ==- 4、解： ()() 22 00 d d d d d 4242 q q x x F L x x L x x λλ πεπε '' == '' +-+- ) ()() 22 00 d d d d d d cos0 4242 x q q x x F F L x x L x x λλ πεπε '' === '' +-+- () 22 2 00 d4 d ln 43 42 L L x x F x L x x λλ πε πε ' == ' +- ?? () 2 4 ln N 43 x F F i i λ πε ?? == ? ?? 第12次课（上） % 1、解：具有面对称性，作闭合圆柱面为高斯面。
大学物理静电学题库及答案
一、选择题：（每题3分） 1、 在坐标原点放一正电荷Q ，它在P 点(x =+1,y =0)产 生的电场强度为E ．现在，另外有一个负电荷-2Q ，试问 应将它放在什么位置才能使P 点的电场强度等于零？ (A) x 轴上x >1． (B) x 轴上0
大学物理知识点总结
o x B r ? A r B r y A r ? s ? 第一章质点运动学主要内容 一. 描述运动的物理量 1. 位矢、位移和路程 由坐标原点到质点所在位置的矢量r 称为位矢 位矢r xi yj =+,大小 22r r x y ==+ 运动方程 ()r r t = 运动方程的分量形式() ()x x t y y t =???=?? 位移是描述质点的位置变化的物理量 △t 时间内由起点指向终点的矢量B A r r r xi yj =-=?+?△，22r x y =?+?△ 路程是△t 时间内质点运动轨迹长度s ?是标量。 明确r ?、r ?、s ?的含义(?≠?≠?r r s ) 2. 速度（描述物体运动快慢和方向的物理量） 平均速度 x y r x y i j i j t t t 瞬时速度(速度) t 0r dr v lim t dt ?→?== ?(速度方向是曲线切线方向) j v i v j dt dy i dt dx dt r d v y x +=+==，2222y x v v dt dy dt dx dt r d v +=??? ??+??? ??== ds dr dt dt = 速度的大小称速率。 3. 加速度(是描述速度变化快慢的物理量） 平均加速度v a t ?=? 瞬时加速度(加速度) 220lim t d d r a t dt dt υυ→?===?△ a 方向指向曲线凹向j dt y d i dt x d j dt dv i dt dv dt v d a y x 2222+=+== 2 2222222 2 2???? ??+???? ??=? ?? ? ? ?+??? ??=+=dt y d dt x d dt dv dt dv a a a y x y x 二.抛体运动
大学物理电场部分问题详解
2/εδE o x 02/εδE o x 2/εδ0 2/εδ-E o x 0 2/εδ0 2/εδ-o E x 第六章 电荷的电现象和磁现象 序号 学号 专业、班级 一 选择题 [ C ]1 .一带电体可作为点电荷处理的条件是 (A)电荷必须呈球形分布。 (B)带电体的线度很小。 (C)带电体的线度与其它有关长度相比可忽略不计。 (D)电量很小。 [ D ]2．真空中一“无限大”均匀带负电荷的平面如图所示，其电场的场强分布图线应是（设场强方向向右为正、向左为负） （A ） （B ） （C ） （D ） 二 填空题 1． 在点电荷系的电场中，任一点的电场强度等于 ________________________________略________________________________________________, 这称为场强叠加原理。 2．静电场中某点的电场强度，其数值和方向等于_________略____________________________ ___________________________________________________________________________。 3．两块“无限大”的带电平行电板，其电荷面密度分别为δ（δ> 0）及-2δ，如图所示， 试写出各区域的电场强度E 。 Ⅰ区E 的大小 0 2εσ ， 方向 向右 。 Ⅱ区E 的大小 23εσ ， 方向 向右 。 δ -x o I II III σ 2-σ 02/εσ0/εσ0 2/2ε0 22εσ
Ⅲ区E 的大小 0 2εσ， 方向 向左 。 4．A 、B 为真空中两个平行的“无限大”均匀带电平面，已知两平面间的电场强度大小都为E 0 , 两平面外侧电场强度大小都为 E 0 / 3 ，方向如图。则A 、B 两平面上的电荷面密度分别为 A δ= 3/E 200ε－ ， B δ = 3/E 400ε 。 三 计算题 1．一段半径为a 的细圆弧，对圆心的角为θ0，其上均匀分布有正电荷 q ，如图所示，试以 a , q , θ0表示出圆心O 处的电场强度。 解：建立如图坐标系，在细圆弧上取电荷元l a q q d d 0 ?=θ， 电荷元视为点电荷，它在圆心处产生的场强大小为： θθπεθπεπεd 4d 44d d 0 2003020a q l a q a q E === 方向如图所示。将E d 分解， θθcos d d ,sin d d E E E E y x -=-= 由对称性分析可知，? ==0d x x E E 2 sin 2d cos 4d 0 202 2 02 000 θθπεθ θθπεθθ a q a q E E y y - =-==??- 圆心O 处的电场强度j a q j E E y 2 sin 200 20θθπε- ==
大学物理静电场总结
第七章、静 电 场 一、两个基本物理量（场强和电势） 1、电场强度 ⑴、 试验电荷在电场中不同点所受电场力的大小、方向都可能不同；而在 同一点，电场力的大小与试验电荷电量成正比，若试验电荷异号，则所 受电场力的方向相反。我们就用 q F 来表示电场中某点的电场强度，用 E 表示，即q F E = 对电场强度的理解： ①反映电场本身性质，与所放电荷无关。 ②E 的大小为单位电荷在该点所受电场力,E 的方向为正电荷所受电场力 的方向。 ③单位为N/C 或V/m ④电场中空间各点场强的大小和方向都相同称为匀强电场 ⑵、点电荷的电场强度 以点电荷Q 所在处为原点O,任取一点P(场点),点O 到点P 的位矢为r ,把试 验电荷q 放在P 点,有库仑定律可知,所受电场力为： r Q q F E 2 041επ== ⑶常见电场公式 无限大均匀带电板附近电场： εσ 02= E 2、电势 ⑴、电场中给定的电势能的大小除与电场本身的性质有关外，还与检验电荷 有关，而比值 q E pa 0 则与电荷的大小和正负无关，它反映了静电场中某给 定点的性质。为此我们用一个物理量-电势来反映这个性质。即q E p V 0 = ⑵、对电势的几点说明 ①单位为伏特V ②通常选取无穷远处或大地为电势零点，则有: ?∞ ?==p p dr E V q E 0
即P 点的电势等于场强沿任意路径从P 点到无穷远处的线积分。 ⑶常见电势公式 点电荷电势分布：r q V επ04= 半径为R 的均匀带点球面电势分布：R q V επ04= ()R r ≤≤0 r q V επ04= ()R r ≥ 二、四定理 1、场强叠加定理 点电荷系所激发的电场中某点处的电场强度等于各个点电荷单独存在时对 该点的电场强度的矢量和。即 E E E n E +++= (21) 2、电势叠加定理 V 1 、V 2 ...V n 分别为各点电荷单独存在时在P 点的电势点电荷系 的电场中，某点的电势等于各点电荷单独 存在时在该点电势的代数和。 3、高斯定理 在真空中的静电场内，通过任意封闭曲面的电通量等于该闭合曲面包围的所 有电荷的代数和除以 ε 说明： ①高斯定理是反映静电场性质的一条基本定理。 ②通过任意闭合曲面的电通量只取决于它所包围的电荷的代数和。 ③高斯定理中所说的闭合曲面，通常称为高斯面。 三、静电平衡 1、静电平衡 当一带电体系中的电荷静止不动，从而电场分布不随时间变化时，带电 体系即达到了静电平衡。 说明： ①导体的特点是体内存在自由电荷。在电场作用下，自由电荷可以移动， 从而改变电荷分布；而电荷分布的改变又影响到电场分布。 ②均匀导体的静电平衡条件：体内场强处处为零。 ③导体是个等势体，导体表面是个等势面。 ④导体外靠近其表面的地方场强处处与表面垂直。
大学物理静电场知识点总结
大学物理静电场知识点 总结 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
大学物理静电场知识点总结 1. 电荷的基本特征：（1）分类：正电荷（同质子所带电荷），负电荷（同电子所带电荷）（2）量子化特性（3）是相对论性不变量（4）微观粒子所带电荷总是存在一种对称性 2． 电荷守恒定律 ：一个与外界没有电荷交换的孤立系统，无论发生什么变化，整个系统的电荷总量必定保持不变。 3．点电荷：点电荷是一个宏观范围的理想模型，在可忽略带电体自身的线度时才成立。 4．库仑定律： 表示了两个电荷之间的静电相互作用，是电磁学的基本定律之一，是表示真空中两个静止的点电荷之间相互作用的规律 12 12123 0121 4q q F r r πε= 5． 电场强度 ：是描述电场状况的最基本的物理量之一，反映了电 场的基 0 F E q = 6． 电场强度的计算： （1）单个点电荷产生的电场强度，可直接利用库仑定律和电场强度的定义来求得 （2）带电体产生的电场强度，可以根据电场的叠加原理来求解 πεπε== = ∑ ? n i i 33i 1 i q 11dq E r E r 44r r
（3）具有一定对称性的带电体所产生的电场强度，可以根据高斯定理来求解 （4）根据电荷的分布求电势，然后通过电势与电场强度的关系求得电场强度 7．电场线： 是一些虚构线，引入其目的是为了直观形象地表示电场强度的分布 （1）电场线是这样的线：a ．曲线上每点的切线方向与该点的电场强度方向一致 b ．曲线分布的疏密对应着电场强度的强弱，即越密越强，越疏越弱。 （2）电场线的性质：a ．起于正电荷（或无穷远），止于负电荷（或无穷远）。b ．不闭合，也不在没电荷的地方中断。c ．两条电场线在没有电荷的地方不会相交 8． 电通量： φ= ??? e s E dS （1）电通量是一个抽象的概念，如果把它与电场线联系起来，可以把曲面S 的电通量理解为穿过曲面的电场线的条数。（2）电通量是标量，有正负之分。 9． 高斯定理： ε?= ∑?? s S 01 E dS i （里） q （1）定理中的E 是由空间所有的电荷（包括高斯面内和面外的电荷）共同产生。（2）任何闭合曲面S 的电通量只决定于该闭合曲面所包围的电荷，而与S 以外的电荷无关
大学物理静电场总结word版本
大学物理静电场总结
第七章、静 电 场 一、两个基本物理量（场强和电势） 1、电场强度 ⑴、 试验电荷在电场中不同点所受电场力的大小、方向都可能不同；而在 同一点，电场力的大小与试验电荷电量成正比，若试验电荷异号，则所 受电场力的方向相反。我们就用 q F 来表示电场中某点的电场强度，用 E 表示，即q F E = 对电场强度的理解： ①反映电场本身性质，与所放电荷无关。 ②E 的大小为单位电荷在该点所受电场力,E 的方向为正电荷所受电场力 的方向。 ③单位为N/C 或V/m ④电场中空间各点场强的大小和方向都相同称为匀强电场 ⑵、点电荷的电场强度 以点电荷Q 所在处为原点O,任取一点P(场点),点O 到点P 的位矢为r ,把试 验电荷q 放在P 点,有库仑定律可知,所受电场力为： r Q q F E 2 041επ== ⑶常见电场公式 无限大均匀带电板附近电场：εσ 02= E 2、电势 ⑴、电场中给定的电势能的大小除与电场本身的性质有关外，还与检验电荷 有关，而比值q E pa 0 则与电荷的大小和正负无关，它反映了静电场 中某给 定点的性质。为此我们用一个物理量-电势来反映这个性质。即q E p V 0 = ⑵、对电势的几点说明 ①单位为伏特V
②通常选取无穷远处或大地为电势零点，则有: ?∞ ?==p p dr E V q E 0 即P 点的电势等于场强沿任意路径从P 点到无穷远处的线积分。 ⑶常见电势公式 点电荷电势分布：r q V επ04= 半径为R 的均匀带点球面电势分布：R q V επ04= ()R r ≤≤0 r q V επ04= ()R r ≥ 二、四定理 1、场强叠加定理 点电荷系所激发的电场中某点处的电场强度等于各个点电荷单独存在时对 该点的电场强度的矢量和。即 E E E n E +++= (21) 2、电势叠加定理 V 1 、V 2 ...V n 分别为各点电荷单独存在时在P 点的电势点电荷系 的电场中，某点的电势等于各点电荷单独 存在时在该点电势的代数和。 3、高斯定理 在真空中的静电场内，通过任意封闭曲面的电通量等于该闭合曲面包围的所 有电荷的代数和除以 ε 说明： ①高斯定理是反映静电场性质的一条基本定理。 ②通过任意闭合曲面的电通量只取决于它所包围的电荷的代数和。 ③高斯定理中所说的闭合曲面，通常称为高斯面。 三、静电平衡 1、静电平衡 当一带电体系中的电荷静止不动，从而电场分布不随时间变化时，带电 体系即达到了静电平衡。 说明： ①导体的特点是体内存在自由电荷。在电场作用下，自由电荷可以移
大学物理C-06静电场答案
练 习 六 静电场 一、填空题 1.点电荷q 1、q 2、q 3 和q 4 在真空中的分布如图所示．图中 为闭合曲面，则通过该闭合曲面的电场强度通量 s E dS ? =____120()q q ε+________， 式中的E 是点电荷___q 1、q 2q 3、q 4____在闭合曲面上任一点产生的场强的矢量和． 2.在边长为a 的正方体中心处放置一电荷为Q 的点电荷，则正方体顶角处的电场强度的大小为_______ 2 03Q a πε______ 3.一半径为R 的均匀带电圆环，电荷线密度为λ． 设无穷远处为电势零点，则圆环中心O 点的电势U ＝_______ 2λ ε________． 4.一半径为R 的均匀带电导体球壳，带电荷为Q ．球壳内、外均为真空．设无限远处为电势零点，则壳内各点电势U =_______ 04Q R πε_______． 5.在点电荷q 的电场中，把一个－1.0×10-9 C 的电荷，从无限远处(设无限远处电势为零)移到离该点电荷距离 0.1 m 处，克服电场力作功1.8×10-5 J ，则该点电荷q ＝_____ -2×10-7 C ___________．(真空介电常量0＝8.85×10-12 C2·N -1·m -2 ) 6.一电荷为Q 的点电荷固定在空间某点上，将另一电荷为q 的点电荷放在与Q 相距r 处．若设两点电荷相距无限远时电势能为零，则此时的电势能We ＝_____ 04Qq r πε____________． 7. 图示BCD 是以O 点为圆心，以R 为半径的半圆弧，在A 点有一电荷为+q 的点电荷，O 点有一电荷为－q 的点电荷．线段BA = R ．现将一单位正电荷从B 点沿半圆弧轨道BCD 移到D 点，则电场力所作的_______ 06q R πε______________。 二、选择题 1. 如图所示，任一闭合曲面S 内有一点电荷q ，O 为S 面上任一点，若将q 由 闭合曲面内的P 点移到T 点，且（ D ） (A) 穿过S 面的电通量改变，O 点的场强大小不变； (B) 穿过S 面的电通量改变，O 点的场强大小改变； (C) 穿过S 面的电通量不变，O 点的场强大小改变；
大学物理静电学
静电学练习题 一、选择题(把正确答案的序号填入括号内) 1．两个电量都是q +的点电荷相距a 2，o 为其连线的中点，如图所示。则其中垂线y 轴上，场强取极大值的点到o 点的距离为 (A) 2 a ； (B)a 33； (C)a 22； (D)a 2。 [ ] 2．真空中两带电平行板A 、B ，板间距为d （很小），板面积为S ，带电量分别为Q +和Q -。若忽略边缘效应，则两板间作用力的大小为 (A)2024d Q πε； (B)S Q 02ε； (C)S Q 02 2ε； (D) S Q 022ε。 [ ] 3．如图，A 、B 是真空中两块相互平行的均匀带电平面，电荷面密度分别为σ+和σ2-，若A 板选作零电势参考点，则图中a 点的电势是 (A)023εσd ； (B)0 εσd -； (C)0 23εσd - ； (D) 03εσd 。 [ ] 4．四个点电荷的电量相等，两正两负置于正方形的四角上， 如图所示。令U 和E 分别为图示中心o 处的电势和场强的大小，当仅有左上角的点电荷存在时，o 点处的电势和场强分别为0U 和0E ，试问U 和E 的值为多少? (A)0U U =，0E E =； (B)0=U ，0=E ； (C)0=U ，04E E =； (D)04U U =，0=E 。 [ ] 5．如图所示，在相距R 2的点电荷q +和q -的电场中，把点电荷Q +从O 点沿OCD 移到 D 点，则电场力作功与Q +(系统)电势能的增量分别为 ? A B σ+σ2- 〇 〇 〇 〇 + + - - ? o C
(A) R qQ 04πε， R qQ 04πε-； (B)R qQ 04πε-，R qQ 04πε； (C)R qQ 06πε， R qQ 06πε-； (D)R qQ 06πε-，R qQ 06πε。 [ ] 6．两大小不相等的金属球，大球半径是小球半径的二倍，小球带电量为q +，大球不带电。今用导线将两球相连，则有 (A)两球带电量相等； (B)小球带电量是大球的两倍； (C)两球电势相等； (D)大球电势是小球的两倍。 [ ] 7．有一接地导体球，半径为R ，距球心R 2处有一点电荷 q -，如图所示。则导体球面上的感应电荷的电量是 (A)0； (B)q -； (C)2/q ； (D)2/q -。 [ ] 8．一无限大均匀带电介质平板A ，电荷面密度为1σ，将介 质板移近一导体B 后，此时导体B 表面上靠近P 点处的电 荷面密度为2σ，P 点是极靠近导体B 表面的一点，如图所示，则P 点的场强是 (A) 010222εσεσ+ ； (B)010222εσεσ-； (C)01022εσ εσ+； (D) 1022εσεσ- ； (E)02εσ ； (F)以上都不对。 [ ] 9．两个同心金属球壳，半径分别为1r 、2r )(12r r >，如果外球壳带电q 而内球壳接地，则内球壳带电为 (A)0； (B)q -； (C) q r r 21 ； (D)q r r 2 1-。 [ ] 1 σ2σ A ? P B
大学物理第六章静电场习题答案
第六章静电场习题 6-1 电量都是q的三个点电荷，分别放在正三角形的三个顶点。试问：（1）在这三角形的中心放一个什么样的电荷，就可以使这四个电荷都达到平衡（即每个电荷受其他三个电荷的库仑力之和都为零）（2）这种平衡与三角形的边长有无关系 解：（1）如图任选一点电荷为研究对象，分析其受力有 1230 F F F F =++= 合 y轴方向有 () () 2 132 2 2 3 2cos2 4243 330 4 q qQ F F F a a q q Q a θ πεπε πε =+=+ =+= 合 得 3 3 Q q =- （2）这种平衡与三角形的边长无关。 6-2 两小球的质量都是m，都用长为l的细绳挂在同一点，它们带有相同电量，静止时两线夹角为2θ，如图所示。设小球的半径和线的质量都可以忽略不计，求每个小球所带的电量。 解：对其中任一小球受力分析如图所示，有 ?? ? ? ? = = = 2 2 ) sin 2( π4 1 sin cos θ ε θ θ l q F T mg T e 解得θ πε θtan 4 sin 2 mg l q= 6-3 在氯化铯晶体中，一价氯离子Cl－与其最邻近的八个一价铯离子Cs+构成如图所示的立方晶格结构。（1）求氯离子所受的库仑力；（2）假设图中箭头所指处缺少一个铯离子（称作晶格缺陷），求此时氯离子所受的库仑力。 （1）由对称性可知F1= 0 （2） 2 9 12 222 00 1.9210N 43 q q e F r a πεπε - ===?方向如图所示 6-4 长l＝ cm的直导线AB上均匀地分布着线密度9 5.010C m λ- =?的正电荷。 试求：（1）在导线的延长线上与导线B端相距 1 5.0cm a=处P点的场强；（2） 在导线的垂直平分线上与导线中点相距 2 5.0 d cm =处Q点的场强。 解：（1）如图所示，在带电直线上取线元x d，其上电量q d在P点产生场强为
大学物理-力学电磁学公式总结
力学复习 质点力学 刚体力学 模型： 质点 刚体 运动方程 )(t r r = )(t θθ= ?? ? ??===)()()(t z z t y y t x x 轨迹方程：消去运动方程中的参数t 速度：k v j v i v v dt r d v z y x ++===τ? 角速度：dt d θω= dt ds v v v v dt dz v dt dy v dt dx v z y x z y x = ++==== 2 22,, 加速度：k a j a i a n a a dt v d a z y x n ++=+== ??ττ 角加速度：22dt d dt d θωα== 2 222222 ,,,n z y x n z z y y x x a a a a a a r r v a r dt dv a dt dv a dt dv a dt dv a += ++======== ττωα 匀加速直线运动 as v v at t v s at v v 2212 02200=-+ =+= 匀角加速转动 ) (221 02022000θθαωωαωθθαωω-=-+=-+=t t t 质点的惯性——质量m 刚体的惯性——转动惯量量J dm r J ?= 2 平行轴定理 2md J J c += 垂直轴定理 y x z J J J += 几个常用的J 改变质点运动的原因：F 改变刚体转动的原因：F r M ?=
牛顿第二定律 a m dt p d F == 转动定理 αJ dt dL M == 质点动量 v m p = 角动量 ωJ L = 质点系统动量 c i i v m P )(∑= 动量定理 122 1 p p dt F p d dt F t t -==? 角动量定理 122 1 L L Mdt t t -=? 动量守恒条件：所受合外力<<内力 角动量守恒条件：所受合外力矩<<内力矩 功：??=?=21 r d F A r d F dA 功：?==2 1 θθ Md A Md dA 功率：v F N ?= 功率：ω ?=M N 动能定理：看课合力E E A -== 动能定理：看课合力矩E E A -== 动能： 221mv E k = 动能： 22 1 ωJ E k = 保守力的功 21p p p E E E A -=?-= 重力势能：mgh E p = 重力势能：c p mgh E = 弹性势能：22 1kx E p = 万有引力势能：r m m G E p 2 1-= 机械能守恒条件：只有保守内力做功 碰撞：动量守恒 碰撞：角动量守恒 碰撞定理：0 20112n n n n v v v v e --= （0≤e ≤1）
大学物理-静电场练习题及答案
练习题 7-1 两个点电荷所带电荷之和为Q ，它们各带电荷为多少时，相互间的作用力最大? 解: 这是一个条件极值问题。设其中一个点电荷带电q ，则另一个点电荷带电q Q -， 两点电荷之间的库仑力为 ()2 41r q q Q F -=πε 由极值条件0d d =q F ，得 Q q 2 1= 又因为 2 02221 d d r q F πε-=<0 这表明两电荷平分电荷Q 时，它们之间的相互作用力最大。 7-2 两个相同的小球，质量都是m ，带等值同号的电荷q ，各用长为l 的细线挂在同一点，如图7-43所示。设平衡时两线间夹角2θ很小。（1）试证平衡时有下列的近似等式成立： 3 1022??? ? ??=mg l q x πε 式中x 为两球平衡时的距离。 (2)如果l = 1.20 m ，m =10 g ，x =5.0 cm ，则每个小球上的电荷量q 是多少? (3)如果每个球以-19s C 1001??-.的变化率失去电 图7-43 练习题7-2图 荷，求两球彼此趋近的瞬时相对速率d x /d t 是多少? 解：(1)带电小球受力分析如图解所示。小球平衡时，有 F T =θsin mg T =θcos 由此二式可得 mg F = θtan
因为θ很小，可有()l x 2tan ≈θ，再考虑到 2 024x q F πε= 可解得 3 1 022? ?? ? ??=mg l q x πε （2）由上式解出 C 10382282 13 0-?±=??? ? ? ?±=.l mgx q πε （3） 由于 t q q x t q q mg l t x d d 32d d 322d d 313 10=???? ??==-πευ 带入数据解得 -13s m 10401??=-.υ 合力的大小为 2 22 220 1222412cos 2? ? ? ??+? ? ? ? ??+? ? ===d x x d x e F F F x πεθ ( ) 2 322 2043241 d x x e += πε 令0d d =x F ，即有 ()()0482341825222 232202=??? ?????+?-+d x x d x e πε 由此解得α粒子受力最大的位置为 2 2d x ± =
3大学物理习题-静电场
3大学物理习题-静电场
静电场 一、选择题 1．一带电体可作为点电荷处理的条件是 （A ）电荷必须呈球形分布； （B ）带电体的线度很小； （C ）带电体的线度与其它有关长度相比可忽略 不计； （D ）电量很小。 2．真空中有两个点电荷M 、N ，相互间作用力为 F ，当另一点电荷Q 移近这两个点电荷时，M 、N 两点电荷之间的作用力F （A ）大小不变，方向改变； （B ）大小改 变，方向不变； （C ）大小和方向都不变； （D ）大小和 方向都改变。 3．下列几种说法中哪一个是正确的? （A ）电场中某点场强的方向，就是将点电荷放 在该点所受电场力的方向； （B ）在以点电荷为中心的球面上，由该点电荷 所产生的场强处处相同； （C ）场强方向可由q F E 定义给出，其中q 为试验
电荷的电量，q 可正、可负，F 为试验电荷所受的 电场力； （D ） 以上说法都不正确。 4．一电偶极子放在均匀电场中，当电偶极矩的方向与场强方向不一致时，其所受的合力F 和合力矩M 为： （A ）0 F ，0 M ； （B ）0 F ，0 M ； （C ）0 F ，0 M ； （D ）0 F ，0 M 。 5．一电场强度为E 的均匀电场，E 的方向与x 轴正向平行，如图所示，则通过图中一半径为R 的半球面的电场强度通量为 （A ）E R 2 ； （B ）E R 221 ； （C ）E R 2 2 ； （D ）0。 6．如图所示，一个带电量为q 的点电荷位于立方体的A 角上，则通过侧面abcd 的电场强度通量等于： （A ）06 q ； （B ）012 q ； （C ）024 q ； （D ）0 48 q 。 第题· 图
大学物理静电场试题库
真空中的静电场一、选择题 1、下列关于高斯定理的说法正确的是（A）A如果高斯面上E处处为零，则面内未必无电荷。 B女口果咼斯面上E处处不为零，则面内必有静电荷。 C如果高斯面内无电荷，则高斯面上E处处为零。 D如果高斯面内有净电荷，则高斯面上E处处不为零。 2、以下说法哪一种是正确的（B） A电场中某点电场强度的方向，就是试验电荷在该点所受的电场力方向 B电场中某点电场强度的方向可由E=F qo确定，其中q o为试验电荷的电荷量，q o可正 可负，F为试验电荷所受的电场力 C在以点电荷为中心的球面上，由该点电荷所产生的电场强度处处相同 D以上说法都不正确 3、如图所示，有两个电 2、下列说法正确的是（D） A电场强度为零处，电势一定为零。电势为零处，电场强度一定为零。B电势较高处电场强度一定较大，电场强度较小处电势一定较低。 C带正电的物体电势一定为正，带负电的物体电势一定为负。 D静电场中任一导体上电势一定处处相等。 3、点电荷q位于金属球壳中心，球壳内外半径分别为 R I,R2,所带静电荷为零A, B为球壳内外两点，试判断下 列说法的正误（C） A移去球壳，B点电场强度变大B移去球壳，A点电场强度 变大 C移去球壳，A点电势升高 D移去球壳，B点电势升高 4、下列说法正确的是（D） A场强相等的区域，电势也处处相等 B场强为零处，电势也一定为零 C电势为零处，场强也一定为零 D场强大处，电势不一定高
10、如图所示，在半径为 R 的“无限长”均匀带电圆筒的静电场中，各点的电场强度 大小与距轴 线的距离 r 关系曲线为（A ） 5、如图所示, AF 6、如图所示， 场强E 的方向与半球面的对称抽平行，穿过此半球面的电通量为（ D -- R 2E 2 2 A 2-R 2 E / 2 2 B .2-R 2E C -R 2 E 7、如图所示两块无限大的铅直平行平面 度均为?σ （a ；OC *m^）,在如图所示的 σ 0, ,0 ',0 D -，0，- 8、如图所示为一具有球对称性分布的静电场的 种带电体产生的.（B ） E ?r 关系曲线.请指出该静电场是由下列哪 A 半径为R 的均匀带电球面. B 半径为R 的均匀带电球体. C 半径为R 的、电荷体密度为 '=Ar （ A 为常数）的非均匀带电球体 D 半径为R 的、电荷体密度为 Q=A/r （ A 为常数）的非均匀带电球体 9、设无穷远处电势为零， U b 则半径为R 的均匀带电球体产生的电场的电势分布规律为 （图中的 q 位于立方体一顶点 一个点电荷 12 ；。 E 的均匀电场中, 在电场强度 A 和 B ,均匀带电，其电荷密 b 、 C 三处的电场强度分 U a 、 C 2 B 」 B F O CK 有一半径为 R 的半球 面， C ） 2)