1、大学物理学电子教案静电场的性质与计算8-4 电场强度通量 高斯定理电场强度通量高斯定律高斯定律应用举例8-5 密立根测定电子电荷的实验复 习 电荷的量子化 电荷守恒定律 库仑定律 静电场的概念 电场强度 电场强度叠加原理 电场强度的计算8-4 电场强度通量 高斯定理1、 定义一、电场线电场线上每一点的场强的方向与该点切线方向相同,而且电场线箭头的指向表示场强的方向。2、几种典型的电场线分布3、电场线密度定义:经过电场中任一点,作一面积元dS,并使它与该点的场强垂直,若通过dS面的电场线条数为 dN,则电场线密度为 dN/dS。4、静电场的电场线特点电场线总是起始于正电荷(或来自于无穷远),终止
2、于负电荷(或终止于无穷远),不是闭合曲线;任何两条电场线都不能相交。5、关于电场线的几点说明电场线是人为画出的,在实际电场中并不存在;电场线可以形象地、直观地表现电场的总体情况 ;电场线图形可以用实验演示出来。对于匀强电场,电场线密度处处相等,而且方向处处一致。二、电场强度通量1、定义通过电场中某一面的电场线的条数叫做通过这一面元的 电场强度通量 。2、匀强电场的电通量平面 S与 B平行时平面 S与 B有夹角 时en引入 面积矢量3、非均匀电场的电通量微元 dS对封闭曲面4、方向的规定闭合曲面外法线方向 (自内向外 ) 为正。非闭合曲面的边界绕行方向与法向成右手螺旋法则SndS三、高斯定律高斯
3、( Carl Friedrich Gauss 17771855)德国数学家、天文学家和物理学家。高斯在数学上的建树颇丰,有 “数学王子 ”美称。高斯长期从事于数学并将数学应用于物理学、天文学和大地测量学等领域的研究,主要成就:(1)物理学和地磁学:关于静电学、温差电和摩擦电的研究、利用绝对单位(长度、质量和时间)法则量度非力学量以及地磁分布的理论研究。(2)光学 :利用几何学知识研究光学系统近轴光线行为和成像,建立高斯光学。(3)天文学和大地测量学中:如小行星轨道的计算,地球大小和形状的理论研究等。(4)试验数据处理:结合试验数据的测算,发展了概率统计理论和误差理论,发明了最小二乘法,引入高斯
4、误差曲线。 (5)高斯还创立了电磁量的绝对单位制。1、高斯定律的内容通过任一闭合曲面的电场强度的通量,等于该曲面所包围的所有电荷的代数和除以 0,与封闭曲面外的电荷无关。2、证明出发点:库仑定律和叠加原理球面上各点的场强方向与其径向相同。球面上各点的场强大小由库仑定律给出。通过一个与点电荷 q 同心的球面 S的电通量q dSErS此结果与球面的半径无关。或者说,通过各球面的电场线总条数相等。 从 q发出的电场线连续的延伸到无穷远。包围点电荷 q的任意封闭曲面 SqSS电场线对于任意一个闭合曲面 S,只要电荷被包围在 S面内,由于电场线是连续的,在没有电荷的地方不中断,因而穿过闭合曲面 S与 S的电场线数目是一样的。