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《工学静电场A》PPT课件$number{01}目录•静电场的基本概念•高斯定理与静电场的散度•静电场的旋度和环量•静电场的边界条件•静电场的能量与力01静电场的基本概念电场、电场强度电场电场强度带电体周围存在的一种特殊物质,由描述电场中某一点处电场强弱的物理电荷之间的相互作用构成量,用E表示电场强度的矢量性电场强度的叠加原理在电场中任一点处的电场强度等于各电场强度是一个矢量,具有大小和方个电荷在该点处产生的电场强度的矢向量和电位、电位差电位描述电场中某点电势的物理量,用符号$varphi$表示电压电位差也称为电压,用符号$U$电位差表示两点之间的电位之差,用符号$Deltavarphi$表示电压与电位差的关系$U=Deltavarphi$静电场中的物质导体导电性能良好的物质,如金属、电解液等在静电场中,导体内部自由电荷会重新分布,形成静电感应现象1电介质2不导电的物质,如绝缘体、塑料、橡胶等在静电场中,电介质中的束缚电荷会发生极化现象,形成极化电荷3静电场的介质参数描述电介质在静电场中性质的两个参数是介电常数和电导率介电常数用于描述电介质在电场作用下的极化程度,而电导率用于描述电介质中的漏导电流的大小02高斯定理与静电场的散度高斯定理高斯定理定义在静电场中,通过任意闭合曲面的电场强度通量等于该闭合曲面所包围的电荷量与真空中的介电常数的比值高斯定理的意义高斯定理揭示了电场与电荷之间的内在联系,是静电场的基本定理之一高斯定理的应用高斯定理在计算电场分布、电势、电场能量等方面有广泛应用电场线的性质电场线的定义电场线是用来表示电场中电场强度分布的假想曲线,曲线上每一点的切线方向与该点的电场强度方向一致电场线的特点电场线不会相交,也不会终止;电场线越密集的地方,电场强度越大;沿着电场线方向,电势逐渐降低电场线的应用通过电场线可以直观地了解电场的分布情况,从而为解决实际问题提供依据电场强度的散度电场强度散度的定义在静电场中,某一点处的电场强度散度等于该点1处单位体积内所含电荷量的数值电场强度散度的物理意义表示电场中某点处电荷密度的方向和大小2电场强度散度的应用在计算电势、电场能量、电流密度等方面有广泛3应用03静电场的旋度和环量静电场的旋度定义物理意义性质旋度是描述矢量场旋转旋度表示电场中电场线旋度具有方向和大小,特性的物理量,其计算围绕一点旋转的快慢程其方向与电场线旋转方公式为▽×E,其中E为度向相同,大小表示旋转电场强度矢量的程度斯托克斯定理0102定义物理意义斯托克斯定理表述为在无源、无旋的理想介质斯托克斯定理表明在理想介质中,电位移矢量中,电场强度E与电位移矢量D的关系为D的旋度为零,即电位移矢量D的方向是确定▽×D=0的,不会发生旋转0304应用性质斯托克斯定理是静电场的基本定理之一,对于在实际应用中,可以通过测量电位移矢量D的描述理想介质的电场特性非常重要分布来推算出电场强度E的分布静电场的环量定义物理意义性质环量是描述矢量场环绕环量表示磁感应线围绕环量具有方向和大小,特性的物理量,其计算某一闭合路径的环绕总其方向与磁感应线环绕公式为∮B·dl,其中B为量方向相反,大小表示环磁感应强度矢量,dl为绕的程度微元线段04静电场的边界条件电场强度与电位的边界条件总结词电场强度与电位的边界条件是静电场的重要性质之一,它们描述了电场在物体边界上的行为详细描述当电场与物体接触时,电场强度与电位在物体边界上会有特定的变化规律这些变化规律可以用边界条件来描述,它们是解决静电场问题的重要依据电位移矢量的边界条件总结词电位移矢量在物体边界上必须满足一定的连续性,这是电位移矢量的边界条件详细描述电位移矢量描述了电场中电介质内的电场分布,当电场与物体接触时,电位移矢量在物体边界上必须保持连续这一条件对于确定物体的电性能和电场分布具有重要意义电场强度的散度和旋度的边界条件总结词电场强度的散度和旋度在物体边界上也必须满足特定的连续性,这是电场强度的散度和旋度的边界条件详细描述散度和旋度是描述电场分布的重要物理量,它们在物体边界上的连续性对于确定物体的电场分布和电荷分布具有重要意义这些边界条件对于理解静电场的性质和解决静电场问题具有关键作用05静电场的能量与力电容器的电容总结词电容器的电容是衡量电容器储存电荷能力的重要参数,与电容器两极板间的距离、正对面积、电介质有关详细描述电容器的电容是指电容器容纳电荷的本领,通常用符号C表示它的大小取决于电容器两极板间的距离、正对面积以及电介质在真空或电介质空气中,电容器的电容C与正对面积S、极板间的距离d和介电常数ε的关系可以用公式C=εS/4πkd表示电场的能量总结词详细描述电场的能量是指静电场中储存的能量,电场的能量是指静电场中储存的能量,它它与电场强度、电势差和电场分布有关与电场强度、电势差和电场分布有关在VS静电场中,电荷分布不均匀,导致电场强度和电势差的存在这些物理量可以用来描述静电场的特征电场的能量可以通过积分计算得到,其大小与电荷分布和电场分布有关静电力总结词静电力是指静止带电体之间的相互作用力,它的大小与电荷量、距离和电场强度有关详细描述静电力是指静止带电体之间的相互作用力,它的大小与电荷量、距离和电场强度有关在静电场中,带电体之间存在库仑力,即静电力库仑定律表明,两个点电荷之间的静电力与它们的电荷量的乘积成正比,与它们之间的距离的平方成反比静电力也可以通过积分计算得到,其大小与电荷分布和电场分布有关THANKS。