演講人：日期：靜電磁場知識點目錄CONTENTS靜電場基本概念靜電場中導體與電介質(zhì)靜電場能量與電容靜電場中高斯定理及應用磁場基本概念與性質(zhì)磁場中高斯定理與安培環(huán)路定律01靜電場基本概念電荷與電場電荷物質(zhì)的一種基本屬性，分為正電荷和負電荷。同性電荷相斥，異性電荷相吸。電場電荷周圍空間存在的特殊形態(tài)物質(zhì)，由電荷產(chǎn)生，對電荷有電力作用。電場線描述電場分布和方向的假想曲線，起始于正電荷或無窮遠，終止于負電荷或無窮遠。電場強度描述電場對電荷作用力的物理量，大小等于單位正電荷在該點所受電場力。電勢描述電場中某點電勢能的標量，與零電勢點選擇有關，沿電場線方向電勢降低。電勢差電場中兩點間電勢的差值，等于單位正電荷從一點移到另一點電場力做的功。電勢能與電勢關系電荷在電場中某點電勢能等于該點電勢與電荷量乘積，電勢能變化由電勢差決定。等勢面電場中電勢相等的點構(gòu)成的面，電荷在等勢面上移動時電場力不做功。電勢與電勢差02靜電場中導體與電介質(zhì)電荷只分布在導體表面在靜電平衡狀態(tài)下，導體內(nèi)部的電荷將移至導體表面，直到導體表面電荷分布使得內(nèi)部場強為零。導體內(nèi)部場強為零導體內(nèi)部自由電荷的移動會達到一種動態(tài)平衡，使得導體內(nèi)部場強處處為零。導體表面是等勢面靜電平衡時，導體表面是等勢面，表面上的電荷分布會導致外部電場線的垂直分量被抵消。導體靜電平衡條件電介質(zhì)極化現(xiàn)象及微觀解釋極化現(xiàn)象01電介質(zhì)在電場中，正負電荷中心會發(fā)生相對位移，形成電偶極矩，稱為極化。極化機制02極化機制主要包括電子位移極化和離子位移極化。電子位移極化是電子云在電場作用下發(fā)生畸變；離子位移極化是正負離子在電場中發(fā)生相對位移。極化強度與電場強度關系03極化強度矢量P與電場強度E成正比，且方向相反，P=ε?(χ-1)E，其中χ為介質(zhì)的電極化率，ε?為真空中的電容率。極化對電介質(zhì)的影響04極化使電介質(zhì)內(nèi)部電場減弱，電介質(zhì)表面極化電荷產(chǎn)生的附加電場與原有電場方向相反，有削弱原電場的作用。03靜電場能量與電容電場所具有的能量，通常我們只會討論在靜電場中的能量分布。靜電場能量定義W=1/2*E·D，其中E表示電場強度，D表示電位移矢量。靜電場能量公式在靜電場中，電場能量密度與電場強度的平方成正比，主要集中在電場強度較高的區(qū)域。靜電場能量分布特點靜電場能量計算010203電容器是一種能夠儲存電場能量的電子元件，由兩個導體和它們之間的介質(zhì)組成。電容是描述電容器儲存電荷能力的物理量，其大小等于電容器兩端電壓與電荷量的比值，即C=Q/U。電容的基本單位是法拉（F），在實際應用中常用微法（μF）或皮法（pF）等單位。電容具有充放電特性，可以儲存電場能量并在電路中釋放，起到濾波、耦合、旁路等作用。電容器及其電容概念電容器定義電容的定義電容的單位電容的性質(zhì)04靜電場中高斯定理及應用高斯定理的表述靜電場中穿過任意閉合曲面的電場線數(shù)（或電通量）等于閉合曲面內(nèi)所有電荷的代數(shù)和除以真空中的電容率。高斯定理的證明通過高斯面的電場線數(shù)等于閉合曲面內(nèi)電荷產(chǎn)生的電場線數(shù)，推導出高斯定理的公式。高斯定理表述與證明求解電場中的電勢分布通過高斯定理求解電場中某點的電勢分布，通常需要先求解該點的電場強度，再利用電勢與電場強度的關系求出電勢。求解點電荷電場強度利用高斯定理求解點電荷在空間中某點的電場強度，通常選取以該點為中心的高斯球面。求解帶電體電場強度將帶電體視為電荷分布，通過高斯定理求解帶電體在空間某點的電場強度，常用于求解具有對稱性的帶電體電場強度。應用高斯定理求解電場強度05磁場基本概念與性質(zhì)磁場是由運動電荷或電流產(chǎn)生的，包括永久磁體和感應電流所產(chǎn)生的磁場。磁場來源磁感應強度是描述磁場強弱和方向的物理量，是矢量，用符號B表示，國際單位為特斯拉（T）。磁感應強度定義磁場來源及磁感應強度定義洛倫茲力磁場對運動電荷的作用力稱為洛倫茲力，其方向垂直于磁場方向和電荷運動方向所構(gòu)成的平面。帶電粒子在磁場中的運動帶電粒子在磁場中會受到洛倫茲力的作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)半徑與粒子的速度、電荷量以及磁感應強度有關。磁場對運動電荷作用力06磁場中高斯定理與安培環(huán)路定律磁場中高斯定理的表述磁場中穿過任意閉合曲面的磁通量等于零，或者說磁場線總是進入和離開閉合曲面。磁場中高斯定理的證明根據(jù)磁場的無源性，即磁場線總是閉合的，不會起始或終止于某一點，因此穿過任意閉合曲面的磁通量必然為零。磁場中高斯定理表述與證明安培環(huán)路定律的表述計算磁感應強度在穩(wěn)恒磁場中，磁感應強度B沿任何閉合路徑的線積分，等于這閉合路徑所包圍的各個電流的代數(shù)和乘以磁導率。通過選擇適當?shù)拈]合路徑，利用安培環(huán)路定律可以計算路徑上各點的磁感應強度。安培環(huán)路定律及應用判斷