第五章静电场

大学物理下电磁学静电场思维导图，包括静电的基本现象和基本规律、电场、电场强度、高斯定理、带电体的静电能、电势及其梯度等内容。

静电场

• 电荷的量子化 电荷守恒定律 库仑定律
  • 电荷的量子化
    • 质荷比
      • 电荷和质量之比e/m
    • 电荷量子化
    • 元电荷e
  • 电荷守恒定律
    • 不管系统中的电荷如何迁移，系统的电荷的代数和保持不变
  • 库仑定律
    • 点电荷
      • 抽象模型 d<<r
    • 大小
    • 方向：同号相斥，异号相吸
• 电场强度
  • 静电场
  • 电场强度
    • 试验电荷
      • 点电荷，电荷足够小
    • 电场中某点处的电场强度E等于位于该点的单位试验电荷所受的电场力
    • 方向与正试验电荷所受力F的方向相同
  • 点电荷的电场强度
    • 真空中点电荷产生的电场是具有对称性的非均匀场
  • 电场强度叠加原理
    • 点电荷系所激发的电场中某点处的电场强度等于各个点电荷单独存在时对该点激发的电场强度的矢量和
      • 点电荷系的电场
      • 在电荷连续分布的电场
      • 电荷体密度为p
  • 电偶极子的电场强度
    • 轴线延长线上的电场强度
    • 轴线中垂线上的电场强度
• 电场强度通量 高斯定理
  • 电场线
    • 电场线切线方向表示E的方向，疏密表示E的大小
    • 特点
      • 始于正电荷，止于负电荷，非闭合线
      • 任何两条电场线都不能相交
  • 电场强度通量
    • 通过电场中某个面的电场线数
      • E垂直于电场面时
      • 有夹角
      • 非匀强电场，曲面S
      • 非匀强电场，闭合曲面S
  • 高斯定理
  • 高斯定理应用举例
    • 对称性分析、根据对称性选择合适的高斯面、应用高斯定理计算。
• 静电场的环路定理 电势能
  • 静电场力所做的功
    • 点电荷的电场
    • 任意带电体的电场
    • 静电力做功与路径无关
  • 静电场的环路定理
    • 沿闭合路径一周，电场力做功为零。
  • 电势能
    • 静电场力做的功等于电荷电势能增量的负值。
    • 试验电荷在电场中某点的电势能在数值上等于把它从这点移到零势能处静电场力所作的功。
• 电势
  • 电势
    • • 通常取无穷远处电势为零。
      • 电场中某点的电势等于把单位正电荷从A移到无限远处时静电场力所作的功
  • 点电荷电场的电势
  • 电势的叠加原理
    • 点电荷系
    • 电荷连续分布时
  • 计算电势的方法
• 电场强度与电势梯度
  • 等势面
    • 电场中电势相等的点所构成的面。
      • 电荷沿等势面移动时，电场力做功为零。
      • 某点的电场强度与通过该点的等势面垂直
  • 电场强度与电势梯度
    • • 大小
      • 方向 由高电势处指向低电势处。
    • 电场强度等于电势梯度的负值
• 静电场中的电偶极子
  • 外电场对电偶极子的力矩和取向作用
  • 电偶极子在电场中的电势能和平衡位置