静电场测绘和示波器

1、1,第十章,静电场中的导体和电介质,2,3,一、导体的静电平衡性质,10-1 静电场中的导体,4,5,6,金属球放入前电场为一均匀场,7,8,导体内部任意点的场强为零。,导体表面附近的场强方向处处与表面垂直。,等势体,导体内,导体表面,静电平衡性质,(3)导体是等势体，导体表面是等势面,且导体内部电势等于导体表面电势。,9,导体内没有净电荷，净电荷只分布在导体表面上。,二、静电平衡下导体上的电荷分布,1、实心导体,10,实验：一种极酷的发型！,11,2、空心导体, 腔内无电荷,空腔内表面没有电荷，电荷只分布在外部表面。,在导体内包围空腔作高斯面S。则。

2、第九章 静电场中的导体和电介质,9-1 静电场中的导体（金属导体）,一、导体与电介质的区别,3. 放入电场后,有不同反应.,1. 结构不同,导体中有大量自由电荷，介质中为束缚电荷.,2. 电阻率不同:,导体:,电介质:,二、导体的静电感应 静电平衡,1. 静电感应现象:,导体在外电场中其自由电荷重布的现象.,2. 静电平衡特征：,导体内部及表面没有电子的宏观移动.,导体的静电感应过程,无外电场时,+,E,外,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,导体达到静电平衡,金属球放入前电场为一均匀场,金属球放入后电力线发生弯曲,电场变为非均匀场, 导体内部任意。

3、1,8-5 静电场中的导体和电介质,2,导体的静电感应过程,加上外电场后,E,外,3,导体的静电感应过程,加上外电场后,E,外,+,+,4,导体的静电感应过程,加上外电场后,E,外,+,+,+,5,导体的静电感应过程,加上外电场后,E,外,+,+,+,+,+,6,导体的静电感应过程,加上外电场后,E,外,+,+,+,+,+,7,导体的静电感应过程,+,加上外电场后,E,外,+,+,+,+,+,+,+,+,+,8,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+。

4、电 磁 学,第11章 电磁感应,第9章 静电场,第12章 电磁场和电磁波,第10章 稳恒磁场,第9章 静电场和稳恒电场,9.1 电场 电场强度,9.2 电通量 高斯定理,9.3 电场力的功 电势,9.4 场强与电势的关系,9.8 电场的能量,9.5 静电场中的导体,9.6 静电场中的电介质,9.7 电容电容器,9.1.1电荷,1. 正负性,2. 量子性,3. 守恒性,在一个孤立系统中总电荷量是不变的。即在任何时刻系统中的正电荷与负电荷的代数和保持不变。,4. 相对论不变性,电荷的电量与它的运动状态无关。,电荷守恒定律,9.1 电场 电场强度,9.1.2库仑定律,在真空中， 两个静止点电荷之间的相。

5、第二章 静电场和恒定电场,2.1 电场强度与电位函数（基础） 2.2 静电场的基本方程 （重点） 2.3 电介质的极化与电通量密度 2.4 导体的电容 2.5 静电场的边界条件 （重点） 2.6 恒定电场,2.1 电场强度与电位函数 Electric Field Intensity & Electric Potential,库 仑 定 律电 场 强 度电 位 函 数电 偶 极 子,1、 库仑定律 （Couloms Law）,真空中的介电常数 （电容率）,2、 电场强度 （Electric Field Intensity）,例：两个点电荷位于（1，0，0）和（0，1，0），带电量分别为20nC和-20nC，求（0，0，1）点处的电场强度,分布电荷的电场强度。

6、 一 导体的静电平衡条件1 静电感应现象 静电感应 外电场作用导致导体中电荷重新分布而呈现出带电的现象 静电平衡状态 导体内部和表面上都没有电荷的定向移动状态 9 1静电场中的导体 2 导体的静电平衡条件 导体的静电感应过程 外场 感应 导。

7、第二章 静电场中导体和电介质,主要内容1.静电场中导体的性质2.静电场中电介质的性质3.电容器的性质4.电场能量,2.1 静电场中的导体,1.导体的静电平衡条件2.电荷分布3.导体壳（腔内无带电体的情形）4.导体壳（腔内有带电体的情形）,2.1.1 导体的静电平衡条件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，则该带电体系达到了静电平衡。均匀导体的静电平衡条件就是其体内场强处为0。从导体静电平衡条件还可导出以下推论：（1）导体是个等位体，导体表面是个等位面。（2）导体以外靠近其表面地方的场强处处与表面垂直。,2.1.2 。

8、1 一电容器的电能 2 二静电场的能量能量密度 电场空间所存储的能量 电场能量密度 3 例1如图所示 球形电容器的内 外半径分别为R1和R2 所带电荷为 Q 若在两球壳间充以电容率为 的电介质 问此电容器贮存的电场能量为多少 Q Q 4 解。

9、1,2、电荷离散分布,场 强 的 计 算,1、点电荷的场强,3、电荷连续分布,利用好对称性,2,带电线 dq= dl 直线、圆环带电面 dq= dS 薄圆盘带电体 dq= dV 球体、有厚度的球壳,体积元,面积元,3,一、电场线(电力线）,8-2 电通量 高斯定理,1） 曲线上每一点切线方向为该点电场方向。,2） 通过垂直于电场方向单位面积电场线数目为该点电场强度的大小.,4,几种常见的电场线：,5,2、特点,(1) 始于正电荷，止于负电荷，非闭合线.,(2) 任何两条电场线不相交.说明静电场中每一点的场强是惟一的.,二、电通量,、定义通过电场中任一给定面的电场线的条数称为。

10、静 电 学,学习要求,（1）理解基本的物理概念、原理、定律、定理的内容，熟练掌握它们的应用。,（2）熟练掌握微积分处理物理问题的基本思路、基本方法，掌握矢量运算和矢量积分运算,参考书目,（1）吴百诗大学物理学科学出版社 （2）赵近芳大学物理学北京邮电大学出版社,（3）记忆特殊问题的结论、掌握典型问题的解题思路和方法,场,数学认为：在某一个空间内的每一点处都定义了一个量就是一个场，这量是矢量就是一个矢量场，是一个标量就是一个标量场。,标量场如：温度场、密度场。 矢量场如：速度场、引力场、电磁场、核力场,场的类型：,现。

11、用模拟法测绘静电场,指导教师：黄英群,(P91),实验目的,学会用模拟法测量静电场的分布。了解用稳恒电流场来模拟静电场的理论依据和基本实验条件。加深对电场强度及电势概念的理解。,实验原理,一.用电流场来模拟静电场,二.用电流场模拟静电场应满足的条件：静电场中的带电体与电流场中的电极形状和相互位置应相同。电极的电导率应远大于导电纸的电导率。 导电纸的电导率应各处均匀。,三.长同轴圆柱面电荷的电场,a) 电极连接,b) 电力线和等势线分布(截面图）,四.两无限长平行带电直圆柱体的电场,b) 电力线和等势线分布(截面图）,a) 电极连接,。

12、第九章 静电场,一 静电场,2 静电场,描述电场性质的两个物理量：电场强度和电势。, 历史上关于电荷间相互作用的观点,1 电场, 超距作用, 近距作用,（）,静止电荷周围存在的电场。,二 电场强度,1 试验电荷,点电荷电荷足够小,2 电场强度,场源电荷,恒矢量,实验证明2：空间中同一点 A,试验电荷,电场强度,单位:,和试验电荷无关,任意电荷q受电场力:,大小: 单位正试验电荷所受的电场力。,电场强度,方向: 与正电荷所受的电场力方向一致。,三 点电荷电场强度,大小,方向,四 电场强度叠加原理,点电荷系的电场,场源电荷离散分布,场源电荷连续分布,线分布。

13、用模 拟 法 测 绘 静 电 场,实验四,大学物理实验,内 容,实验意义 实验仪器 实验目的 实验操作 实验原理 实验报告,一、实验意义,在带电物体周围存在着电场，带电体通过场相互作用。知道场的分布，就可以计算出带电体之间相互作用力的大小，并根据一定的初始条件求得带电体的运动规律或者形变的大小。因此，测量电场有重要的物理意义。电场强度是用来描述电场分布大小和方向的矢量，根据 ，可以通过标量电势的分布，求得电强度的分布。对于较复杂的电场需要通过实验来测量电势的分布。因此，等势线的描绘是研究电场的基础。然而真正的静电场。

14、用模 拟 法 测 绘 静 电 场,实验四,大学物理实验,内 容,实验意义 实验仪器 实验目的 实验操作 实验原理 实验报告,一、实验意义,在带电物体周围存在着电场，带电体通过场相互作用。知道场的分布，就可以计算出带电体之间相互作用力的大小，并根据一定的初始条件求得带电体的运动规律或者形变的大小。因此，测量电场有重要的物理意义。电场强度是用来描述电场分布大小和方向的矢量，根据 ，可以通过标量电势的分布，求得电强度的分布。对于较复杂的电场需要通过实验来测量电势的分布。因此，等势线的描绘是研究电场的基础。然而真正的静电场。

15、本实验必须掌握的基本问题,静电场测绘,1.弄清测绘仪上、下层平台的作用，弄清上、下探针的作用。测绘仪下层平台构造了哪两类电流场？同轴圆电缆电流场中二电极形状的特征是什么？平行输电线电流场中二电极形状的特征是什么？ 2.用哪种方法测绘同轴圆电缆电场中的等势线，电流表的作用是什么？自我练习连接相应电路。 3. 用检流计法测绘同轴圆电缆电场中等势点时，如何找到所要测的电势点？判别依据是什么？ 4. 用哪种方法测绘平行输电线电场中的等势线？需用那类电表？如何找到所要测的电势点？自我练习连接相应电路。 5. 用两种方法测绘。

16、基础实验10,用模拟法测绘静电场分布,实验目的1、学习用模拟法测绘静电场的原理和方法2、研究两种形状电极的电场分布情况,实 验 仪 器,EQC2 型 静 电 场 测 绘 仪,在一些电子器件和设备中有时需要知道其中的电场分布，一般都通过实验的方法来确定。但是在直接测量静电场也遇到很大困难，主要困难在于把探针伸入静电场时，探针上会产生感应电荷，使原电场产生显著的畸变。故实验时常用模拟方法来测量。,一、长同轴柱面的电场 1、静电场 如图a所示，在真空中有一个 半径为 的高为h的长圆柱体导体 A和一个内半径为 的高为h的长 圆筒导体B，它。

17、,请大家提交扭摆 波尔共振实验报告 请大家完成静电场 示波器预习报告,实验报告务必写明班号和组号,请大家提交扭摆 波尔共振实验报告 请大家完成静电场 示波器预习报告,实验报告务必写明班号和组号,华东理工大学物理实验教学中心 East China University of Science and Technology,静电场测绘,华东理工大学物理实验教学中心 East China University of Science and Technology,静电场测绘,1.研究什么？用何种方法？2.实验中用什么场模拟静电场？本实验研究何种静电场？3.直接测量量？用何种方法？等势面与电场线的关系？,华东理工大学物理实。