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
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
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
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
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
例2 均匀带电平面, 电荷面密度为.
解
取闭合圆柱面, 此时
例3 无限长直导线, 电荷密度为.
解
亦作高斯面, 此时