01电磁学——静电场
01电磁学——静电场
数学基础 熟练掌握以下积分
==同时注意电场和磁场都是矢量!!在积分时要同向才能积分!!==
库伦定律 对于空间中的电荷, 其产生的电场强度为连续分布的电荷场强为其中由带电体的电荷分布所决定, 即
例1 求均匀带电圆环轴线上的场强分布, 设圆环半径为, 带电总量为
解
取微元其中故注意到, 此时故当时与点电荷一致.
例2 求均匀带电棒中垂面上的场强分布, 设棒长为, 带电量为.
解
法一 取微元其中. 此时考虑, 因此注意到因此当时
法二 先计算电势. 考虑注意到因此故
例3 求长度为, 电荷线密度为的均匀带电直细棒的电场.
解
同理, 考虑注意到, 故, , 此时同理故.
当在棒延长线上一点时当靠近直线场时, , , 此时,
例4 有一均匀带电的薄圆盘, 半径为, 面电荷密度为, 求轴线上的场强.
解
法一 取微元此时故当, 此时当时
法二 计算电势. 故
例5 求均匀带电环面场强, 电荷密度为, 半径为, .
解
由例4, 由叠加原理即得
电势 点电荷相对于参考点的电势能为电势为两点之间的电势差为点电荷的电势为电荷连续分布
例1 细圆环半径为, 均匀带电, 求轴线上的电势.
解
法一 直接考虑电势叠加
法二 利用场强, 由前例1有因此
高斯定理 闭合面电场强度通量为
例1 半径为的球体均匀带电, 求球内外场强和电势的分布.
解
电荷密度为I区利用高斯面有得到II区有得到
例2 均匀带电平面, 电荷面密度为.
解
取闭合圆柱面, 此时因此
例3 无限长直导线, 电荷密度为.
解
亦作高斯面, 此时故