01电磁学——静电场

Lingfeng2024-06-10

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
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取微元

其中
注意到, 此时
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.
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法一 取微元

其中. 此时
考虑, 因此
注意到
因此

法二 先计算电势. 考虑
注意到
因此

例3 求长度为, 电荷线密度为的均匀带电直细棒的电场.
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同理, 考虑

注意到, 故, , 此时
同理
.

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.
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法一 取微元

此时
, 此时

法二 计算电势.

例5 求均匀带电环面场强, 电荷密度为, 半径为, .


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.
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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.
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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.
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取闭合圆柱面, 此时

因此

例3 无限长直导线, 电荷密度为.
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亦作高斯面, 此时

Last Updated 12/14/2025, 2:00:14 AM