电磁学 第一章 静电场的基本规律 思维导图

大学物理专业 《电磁学》赵凯华 第一章 静电场的基本规律 思维导图

静电场的基本现象与基本规律

名词解释

1. 两种“半导体”

p型半导体

半导体内的载流子多数为带正电的“空穴”

n型半导体

半导体内的载流子多数为带负电的”电子“

2. 载流子：半导体中的导电粒子

3. 元电荷 e=1.602*10-19C

4. 等势面

电场中电势相同的点组成的曲面

5. 电势能

点电荷q在场中某点的电势能，在数值上等于把q从该点移到无穷远处时，电场力所做的功

6. 电通量



场强E与面元S在场强方向的投影的乘积，即是通过该面元的电通量

7. 电偶极子

两个等量异号点电荷组成的系统

8. 电偶极矩



电偶极子产生的场强

试探电荷在电偶极子连线的“延长线”上



试探电荷在电偶极子连线的”中垂面“上

静电场的基本现象

静电感应现象：在外电场的作用下导体中电荷在导体中重新分布的现象

电场线的性质

a. 电场线的方向即电场强度的方向，电力线的疏密程度表示电场的强弱

b. 电场线起始于正电荷，终止于负电荷，有头有尾，所以静电场是有源(散)场

c. 电场线不闭合，在没有电荷的地方，任意两条电力线永不相交，所以静电场是无旋场

d. 顺着电场线方向，电势越来越低；同一电场线上的任意两点的电势不会相等

等势面的性质

a. 在等势面上任意两点间移动电荷，电场力不做功

b. 等势面处处与电场线垂直

c. 若在画等势面时规定相邻两等势面的电位差相等，则等势面密处场强大，疏处场强小

静电场的基本规律

电荷守恒定律

库仑定律



适用条件：真空中两静止的点电荷

场强叠加原理

矢量叠加

电势叠加原理



标量叠加

静电场是有源无旋场

静电场的高斯定理

静电场中任意闭合曲面s的电通量φe，等于该曲面所包围的电荷的代数和Σqi除以ε0，与闭合面外的电荷无关

应用“高斯定理”求解场强 步骤

1. 分析电场的对称性

2. 根据电场不同的对称性，选取相应的”适当的高斯面“（高斯面是闭合曲面）

待求场强的场点，必须在高斯面上

高斯面必须是便于计算通量的规则具有“对称性”的几何面

eg：

带电球壳、带电球体—球对称

无限长均匀带电直线—平移对称、轴对称

无限大带电平面—平移对称、镜面对称

3. 分别计算通过高斯面的电通量和高斯面内的净电荷量，根据高斯定理列出方程，求出场强E的大小。

静电场是有源场

静电场的环路定理



电场力沿闭合路径一周对单位正电荷所作的功为零，或者说场强沿任意一个闭合路径的线积分等于零

静电场是无旋场