電荷靜電場課件目錄01靜電場基礎(chǔ)概念02庫侖定律03電場強(qiáng)度04電勢能與電勢05電場中的導(dǎo)體和電介質(zhì)06靜電場的邊界條件靜電場基礎(chǔ)概念01電荷與電荷守恒01電荷基本概念電荷是物質(zhì)的基本屬性，分為正電荷和負(fù)電荷。02電荷守恒定律在任何物理過程中，系統(tǒng)內(nèi)的電荷總量保持不變。靜電場的定義靜止電荷周圍存在的特殊物質(zhì)場，具有力和能的性質(zhì)。靜電場概念電場線不閉合、不相交，從正電荷出發(fā)終止于負(fù)電荷。靜電場特性靜電場力的性質(zhì)真空中兩靜止點(diǎn)電荷間作用力與電荷量乘積成正比，與距離平方成反比。庫侖定律01同種電荷相斥，異種電荷相吸，力的方向沿兩電荷連線。力的方向性02庫侖定律02庫侖定律的表述真空中兩個靜止點(diǎn)電荷間作用力與電荷量乘積成正比，與距離平方成反比。定律內(nèi)容作用力方向沿兩電荷連線，同種電荷相斥，異種電荷相吸。方向規(guī)定庫侖定律的應(yīng)用通過庫侖定律分析電荷分布產(chǎn)生的靜電場特性。靜電場分析利用庫侖定律計(jì)算兩點(diǎn)電荷間相互作用力的大小與方向。電荷間作用計(jì)算庫侖定律的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證扭秤實(shí)驗(yàn)電子秤驗(yàn)證01庫侖用扭秤測量靜電力，通過調(diào)節(jié)電荷量和間距，驗(yàn)證靜電力與距離平方成反比。02利用電子秤測量帶電體間靜電力，通過改變電荷量和距離，定量驗(yàn)證庫侖定律。電場強(qiáng)度03電場強(qiáng)度的定義電場強(qiáng)度定義為放入電場中某點(diǎn)的電荷所受電場力與其電荷量的比值。電場力與電荷比電場強(qiáng)度是矢量，既有大小又有方向，用于精確描述電場中各點(diǎn)的性質(zhì)。矢量性描述電場強(qiáng)度的計(jì)算電場強(qiáng)度E=F/q，適用于任何電場，F(xiàn)為電場力，q為試探電荷量。定義式計(jì)算真空中點(diǎn)電荷E=kQ/r2，k為靜電力常量，Q為源電荷量，r為距離。點(diǎn)電荷計(jì)算勻強(qiáng)電場中E=U/d，U為電勢差，d為沿場強(qiáng)方向的距離。勻強(qiáng)電場計(jì)算電場強(qiáng)度的疊加原理矢量疊加法則空間某點(diǎn)總場強(qiáng)為各電荷單獨(dú)場強(qiáng)的矢量和，遵循平行四邊形法則。點(diǎn)電荷疊加應(yīng)用多個點(diǎn)電荷共存時，分別計(jì)算場強(qiáng)后矢量合成，適用于任意帶電體場強(qiáng)計(jì)算。電勢能與電勢04電勢能的概念01定義闡述電勢能是電荷在電場中因位置而具有的能量。02影響因素電勢能大小與電荷量、電場強(qiáng)度及電荷位置有關(guān)。電勢的定義和計(jì)算電勢是描述電場中某點(diǎn)能量狀態(tài)的物理量，表示單位正電荷在該點(diǎn)的電勢能。電勢基本定義01電勢可通過點(diǎn)電荷電勢公式或電場疊加原理計(jì)算，反映電場中各點(diǎn)的能量特性。電勢計(jì)算方法02等勢面和電勢差01等勢面特性等勢面上各點(diǎn)電勢相等，電場力做功為零，是電場中的重要特性面。02電勢差定義電勢差是電場中兩點(diǎn)間電勢的差值，反映了電場力做功的能力。電場中的導(dǎo)體和電介質(zhì)05導(dǎo)體在電場中的性質(zhì)導(dǎo)體內(nèi)部自由電荷會重新分布，直至內(nèi)部電場為零電荷分布導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡時，整體呈電中性，內(nèi)部無電荷定向移動靜電平衡電介質(zhì)的極化效應(yīng)電介質(zhì)極化含電子、離子、偶極子轉(zhuǎn)向及空間電荷極化四種機(jī)制。極化機(jī)制01極化使電介質(zhì)表面出現(xiàn)極化電荷，改變原電場分布，增大電容器電容。極化影響02電容器與電容概念電容器是儲存電荷的裝置，由兩個導(dǎo)體及它們之間的電介質(zhì)構(gòu)成。電容表示電容器儲存電荷的能力，定義為電容器所帶電荷量與其兩端電壓之比。電容器定義電容概念靜電場的邊界條件06邊界條件的物理意義電場切向分量在介質(zhì)界面連續(xù)，確保電場線平滑過渡，無突變。01切向分量連續(xù)性電場法向分量因自由電荷存在而突變，突變量等于電荷面密度，體現(xiàn)電荷影響。02法向分量突變性邊界條件的數(shù)學(xué)表達(dá)電場強(qiáng)度切向分量在分界面兩側(cè)連續(xù)，即$E_{1t}=E_{2t}$。電場切向連續(xù)電位移矢量法向分量差等于電荷面密度，即$D_{2n}-D_{1n}=\sigma$。電位移法向差