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一、静电场特点
1.物理量不随时间变化,
2.没有电流
二、电场强度
2.1库伦定理
F12为q2对q1的力,ε0为真空介电常数,大小为8. × 10-12F/m
F12=-F21
电场有能量,所以电场是有质量的:E=mc2
电场力的原因:
电场强度定义:
单位电荷放在q0电场中所受的力
问:在无限大真空中知道电荷分布,如何求电场分布?
2.2叠加积分法计算电场强度
电荷分布:1、点电荷;2、体分布电荷;3、面分布电荷
点电荷分布,电荷个数:n
体分布电荷,电荷密度:
在r’周围取△V,△q/△V即为电荷平均密度
即为该点电荷密度
面分布电荷:电荷密度:
不能认为体分布电荷的表面存在着面分布电荷。面分布电荷是独立存在的,是体分布电荷的极端
即为该点电荷密度
线分布电荷,电荷密度:
对于曲线,其横截面忽略不计
即为该点电荷密度
2.2.1点电荷电场强度
叠加原理:
E1和E2为真空中,q1和q2单独存在时产生的电场
2.2.2体电荷电场强度
切片分割:将空间分割成无数个独立小空间,认为电量都集中在每一块的几何中心
电场求和就变成求积分
对于每一小块: 电荷量等于电荷密度乘体积
所以体电荷电场强度:
2.2.3面电荷电场强度
同理,由体电荷电场强度推到过程得,面电荷电场强度:
2.2.4线电荷电场强度
综上,
三、电位
从做功角度引入电位
因为 (把dl分解到径向与法线方向)
所以
结论:电场力所做的功,只与起点与终点位置有关,与路径无关
即:(电场对闭合回路的线积分,等于电场对闭合面的面旋度积分)
即: (所以静电场旋度为0,静电场是无旋场)
又因为:
所以 (求电场强度的问题转换成求某个标量的梯度问题)
梯度是最大变换方向,记,即电场强度最小减小方向 (φ=0,即电场强度没有变化,即等位面)
φ就称为电位
那么:
做功就是A点和B点的电位差
记
只知道差值,不知道具体值,所以需要参考点,工程中,一般以大地为参考点
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