物理课件第五章静电场

1、2019/6/21,1,第五章 静电场,本章学习要点： 主要内容以此为准； 2. 图片参见课本或参考书； 3. 课本没有的图片不作要求； 4. 本课件只供个人学习用，不外传以免纠纷。,2019/6/21,2,一.库仑定律,1电荷：物质的带电属性；,2点电荷：忽略大小和形状的带电体。,5-1 电场强度和高斯定理,3库仑定律,2019/6/21,3,二.电场 电场强度,1. 电场： 电荷在其周围空间所产生的特殊形态物质；,电场强度：,匀强电场：各点的场强大小、方向均相同。,定义：电场中某点的场强等于单位正电荷在该点受力的大小；,2019/6/21,4,3. 点电荷场强,方向：q“+”E与r同向； q“-”E与r反向。,2019/6/21,5,4. 叠加原理,连续分布的带电体：,2019/6/21,6,三.电场线和电通量,1电场线(也叫电力线),性质: a. 起于正电荷，止于负电荷(或无穷远)； b. 任意两条电力线都不相交。 c.静电场是有源场。,2019/6/21,7,2电通量,均强电场：,2019/6/21,8,闭合曲面：,不均匀电场：,2019/6/21,9,1.推导：,表明：由点电

2、荷发出的通过闭合球面的e与球面半径无关.,四.高斯定理,1.推导,通过任意闭合曲面的电通量，等于该面所包围电荷的代数和除以0。,2.高斯定理表述,2019/6/21,10,3.高斯定理的应用,均匀带电球面的电场 设带电量为Q，则由高斯定理推得,E内= 0,rR,rR,2019/6/21,11,(2)无限大均匀带电平面,结论： E的大小：与场点到平面的距离无关； E的方向：垂直于带电平面；,2019/6/21,12,练习题：,试求无限长均匀带电细棒在空间产生的电场，设电荷线密度为。,(答案：E=/20r),2019/6/21,13,5-2 电势,一.静电场力做功,1.点电荷q电场： 对试探电荷q0作的功为,2019/6/21,14,电荷在静电场中移动时，电场力对它所作的功只与电荷的始、末位置有关，而与移动的具体路径无关.,2.结论:,静电场力沿任何闭合路径作功等于0，可推得,静电场的环路定理,2019/6/21,15,二.电势 电势差,1.电势能 电荷放在电场中具有电势能W,规定：q0在无穷远处的电势能为零,电场力对电荷做功,2019/6/21,16,2.电势：,定义：某点的电势等于单位

3、正电荷在该点所具有的电势能。,2019/6/21,17,4.叠加原理,电荷连续分布的带电体：,3.点电荷电势,2019/6/21,18,5.电势差：,静电场中a、b两点的电势差Uab，等于把单位正电荷从a移到b时电场力所作的功。,电场力作功：,2019/6/21,19,三.场强与电势的关系,1.等势面 电势相等的各点所构成的曲面,沿等势面移动电荷时电场力做功为零.,性质：,等势面与电力线垂直.,2019/6/21,20,2.场强与电势间的积分关系,2019/6/21,21,3.场强与电势间的微分关系(电势梯度),某点场强在任一方向l上的分量El，等于电势在该方向上变化率的负值.,是电势沿等势面法线方向的变化率,叫电势梯度.,2019/6/21,22,四.电偶极子的电势,2.电偶极矩：,1.电偶极子：两个相距很近的等量异号点电荷组成的带电系统,3.电偶极子的电势公式:,2019/6/21,23,表明: 电偶极子的电势与电矩p成正比，电势分布与方位有关,以电偶极子轴线的中垂面为零势面、将整个电场分为正负两个对称的区域,2019/6/21,24,五.电偶层的电势,1.电偶层： 相距很近、互相

4、平行且具有等值异号电荷密度的两个带电表面。,2.电偶层外某点a的电势：,层矩: ps=,2019/6/21,25,表明：电偶层在某点产生的电势，只与层矩ps与电偶层对该点所张立体角有关，而与电偶层的形状无关。,整个电偶层在a点的电势:,2019/6/21,26,膜电位：细胞膜内外之间的电势差。,5-3 细胞膜电位,一. 能斯特方程,U2-U1,1.膜内外离子浓度不同； 2.膜对不同离子通透性不同,形成机制:,2019/6/21,27,人体神经细胞膜内外离子浓度.,在人体T=310K时，将数据代入能斯特方程得各 种离子的平衡电位为：,二.细胞静息电位,2019/6/21,28,5-4 心电图和心电向量,一. 心电的产生和心电偶 1.心肌细胞的电偶极矩,a. 无刺激时, 对外呈电中性。医学上,静息时的电荷分布称为膜的极化;,2019/6/21,29,b.细胞受刺激时，膜对离子通透性改变，心肌细胞类似一变化电偶极子，电偶极矩是变化的，这一过程称为除极；,c.除极结束。心肌细胞又呈电中性；,2019/6/21,30,d.除极完成后膜对离子通透性立即恢复原状，称为复极。过程亦伴随一变化的电偶极矩

5、；,e.复极结束,整个细胞恢复到极化状态,又可接受另一次刺激。,2019/6/21,31,2.心电偶的电性质及其描述,心电偶：心脏简化为一个偶极子模型。,心电场：心电偶在体内形成一心电场。,心电图：为体表电势变化的记录。,2019/6/21,32,(1)瞬时心电向量,某一时刻所有心肌细胞的电偶极矩矢量和,瞬时心电向量的大小和方向均随时间不断作周期性变化。,2019/6/21,33,(2)空间心电向量环,对瞬时心电向量进行平移,使箭尾收在一点,把箭头按时间顺序描记连接成的轨迹。,空间心电向量环在某一平面上的投影。,(3) 平面心电向量环,2019/6/21,34,(4) 心电图的形成原理：,方法：用环体分割投影法。,2019/6/21,35,在一个心动周期内有三个心电向量环： P环 心房除极而形成， QRS环 心室除极而形成， T环 心室复极而形成。,分别对应于心电图中的P波、QRS波、T波。,2019/6/21,36,二.心电图导联,临床上广泛应用的是标准十二导联系统。分为标准导联、加压肢体导联和胸导联。 以R代表右臂，L为左臂，F为左腿。,1.标准导联I、： 为双极肢体导联。 导联轴

6、为：RL、RF、LF。,2019/6/21,37,2.加压肢体导联： 为单极肢体加压导联。 导联轴为：aVR、aVL、aVF。,3.胸导联： 为单极心前胸部导联。 导联轴为：V1、V2、V3、V4、V5、V6。,2019/6/21,38,一.导体的静电平衡,1.静电感应,2.静电平衡,3.静电平衡条件:导体内任一点的电场强度都等于零,5-5 静电场中的导体,推论: a.导体是等势体,导体表面是等势面,b.导体表面的场强垂直于导体表面,2019/6/21,39,二.静电平衡时导体上电荷的分布 遵循以下规律：,1.导体所带电荷分布在导体表面.,2.导体表面附近的场强与该表面处电荷密度的关系:,2019/6/21,40,3.电荷在孤立导体表面上的分布规律:,分布是不均匀的，表面凸出的地方电荷面密度较大；表面平坦的地方电荷面密度较小.,2019/6/21,41,三. 静电屏蔽,1.空腔导体将使空腔内空间不受外电场的影响;,2.接地空腔导体将使外部空间不受空腔内的电场的影响,2019/6/21,42,一. 电介质及其极化,1. 电介质 为不能导电的绝缘体； 特点：一般不能导电。 2. 分类 无极分子 有极分子,5-6 静电场中的电介质,2019/6/21,43,3. 极化 定义： 在外电场作用下，电介质垂直于外电场的两个端面上分别出现一层正电荷和负电荷的现象. 种类： 位移极化 取向极化,2019/6/21,44,二. 电介质中的电场强度,1. 介质中的电场 由于外场作用，介质中出现极化电场E E=E0+E,2. 电介质的相对介电常数 r =1+,3. 电介质的介电常数,2019/6/21,45,三.平行板电容器 静电场的能量,1.电容：两个带等值异号电荷的平行板导体,2.带电电容器中的电能：,3.电场的能量与能量密度,能量密度：,电场的能量：,

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