小学语文学科课堂教学评价表(征求意见)

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1/22§10-1电场电场强度一、电荷及其性质1、电荷的种类两种电荷:正电荷和负电荷,同种电荷相斥,异种电荷相吸2、电荷守恒定律:孤立系统内,电荷的代数和保持不变3、电荷的量子性在自然界中电荷总是以一个基本单元的整数倍出现。基本电量:1910602.1eC宏观物体可认为电量连续变化。4、电荷的相对论不变性在不同的参考系观察,同一带电粒子的电量不变。二、库仑定律1、库仑定律真空中两个静止点电荷之间作用力0122014qqFrr22120/1085.8NmC真空中的介电常数适用条件:真空,静止,点电荷点电荷是个理想化的模型2、静电力的叠加原理两个以上静止点电荷?两个以上静止的点电荷,它们共同作用于某一点电荷的静电力等于其它各点电荷单独存在时作用在该点电荷上的静电力的矢量和静电力的叠加原理00211014nniiiiiiqqFFrr实验基础上总结出来的基本事实。三、电场与电场强度1、电场电荷周围存在着一种特殊的物质,称为电场。处于电场中的电荷都受到该电场的作用力。静止的点电荷之间是通过电场这种特殊的物质传递相互作用的。电荷电场电荷(法拉第最早提出)电场具有能量、动量和质量等重要性质,是一种特殊形式的物质!2、电场强度通过检验电荷0q受力定义电场强度矢量1F1q2FF1r2r02r2q0q01r1q2qr0rF2/220qFE单位正电荷在该点所受的电场力检验电荷0q电量足够小、尺寸足够小场强E是空间坐标的函数rEE四、场强叠加原理检验电荷0q放在点电荷系1q、2q,…,nq所产生的电场中根据静电力的叠加原理,0q所受的静电力为nFFFF21002010qFqFqFqFnniiEE1场强的叠加原理电场中某点的场强等于各个电荷单独存在时在该点产生的场强的矢量和。五、场强的计算已知场源电荷分布,根据场强叠加原理,求场强分布。1、点电荷的场强002014qqFrr020014FqErqr球对称性0q,E与r同向0q,E与r反向2、点电荷系的场强qEq0qr0rFPqrEP0r3/22设真空中有点电荷系nqqq,,,21,求场点P的场强02014iiiiqErr其中ir——点电荷i到P的矢径0211014nniiiiiiqEErrniizzniiyyniixxEEEEEE111例10.2:求电偶极子中垂线上一点B和两点电荷延长线上一点A的场强。两个等值异号的点电荷q和q组成的点电荷系,当它们之间的距离l比所讨论问题中涉及的距离r小得多时,即rl,这一对点电荷系称为电偶极子。电偶极矩lqp设A和B到两点电荷连线中点O的距离均为r解:建立如图所示的坐标系(1)A点的场强q在A点产生场强的大小20142qElr方向沿x轴正方向20142qElr方向沿x轴负方向A点总的场强大小lqqyOxEEAEArr1E1q2EE1r2r01r2q0q02r4/222223200201122444224AqqlrqlErlllrrr3024ApEr(2)B点的场强441220lrqEEB点场强大小424412cos222220lrllrqEEB2/3220441lrlq304rlq方向与电偶极矩的方向相反。303044rprlqEB3、连续带电体的电场把带电体分割成无限多个电荷元dq02014dqdErrPEdrdq0rlqqyOxEEBEBr5/2202014dqEdErr体分布dVdq—体电荷密度面分布dSdq—面电荷密度线分布dldq—线电荷密度例10.3:真空中均匀带电直导线,线电荷密度为,场点P到直线的距离为a,P点和直线两端的连线与直线之间的夹角分别为1和2,如图所示,试求P点的场强。解:电荷线密度22001144dqdxdErrcscsinaarcotcotaaxdadx2csccos41cos20rdxdEdExdaacoscsccsc412220dacos40sin41sin20rdxdEdEydaasincsccsc412220dasin401200sinsin4cos421adaEx2100coscos4sin421adaEy21PEdaOxdxryxdEydEx6/22对于无限长直导线,01,20xE02yEEa例10.4:真空中均匀带电圆环,环半径为R,总电量q,试计算圆环轴线上任一点P的场强。解:电荷线密度Rq2dldq22001144dqdldErrdqrxrxrdqdEdE3020||441sin根据对称性0E2/32203030||444xRqxrqxdqrxEE例10.5:真空中均匀带电薄圆盘,半径为R,总电量q,试计算圆盘轴线上任一点P的场强。(不讲)解:取半径为r,宽dr的圆环drrdq2drxrrxxrxdqdE2/32202/3220244xrdrrRrORPxyzxdlEd||dEdE7/22RRdrxrrxdrxrrxE02/322002/32202424Rxrx02201242202xRxxx讨论:1)当xR时(以0x时为例)112111220220xRxRxRE20222042121xqxRRq可视为点电荷2)无限大平面02/322024drxrrxE0022xx0x时取正,0x时取负六、带电体在外电场中所受的作用点电荷q在外电场中受静电力EqF例10.7:计算电偶极子lqp在均匀外电场E中所受的合力和合力矩。解:EqF,EqF0FEqrEqrFrFrMEpElqEqrrEpM在电场作用下,电矩p转到E的方向上Ex.8-7:一个半径为R的均匀带电半圆环,电荷线密度为,求环心处O点的场强.pOEFFqq8/22解:如8-7图在圆上取RddldddRlq它在O点产生场强大小为20π4ddRRE方向沿半径向外则dsinπ4sindd0REExdcosπ4)cos(dd0REEy积分RREx000π2dsinπ40dcosπ400REy∴REEx0π2,方向沿x轴正向.Ex.8-13:半径为R的均匀带电球体内的电荷体密度为,若在球内挖去一块半径为r<R的小球体,如题8-13图所示.试求:两球心O与O点的场强,并证明小球空腔内的电场是均匀的.解:将此带电体看作带正电的均匀球与带电的均匀小球的组合(1)球在O点产生电场10E球在O点产生电场32304π34πdrEd∴O点电场3303drEd(2)在O产生电场31304d34πdEd球在O产生电场20E9/22∴O点电场03Ed(3)设空腔任一点P相对O的位矢为r,相对O点位矢为r则103rE,203rE,∴1200()33PEEErrd∴腔内场强是均匀的.§10-2静电场的高斯定理一、电力线任何电荷在其周围激发电场,可以形象地用电力线描述场强在空间的分布。画法规定:1)方向:电力线上每点的切线方向与该点场强的方向一致2)大小:用电力线的疏密表示场强大小的分布情况电力线的疏密情况和场强大小的定量关系用电通量描述。二、电通量作电力线图时,为了反映场强E的大小,规定电场中任一点的电力线数密度NS与该点的场强大小相等,即NES或NES电通量:通过电场中任一给定面的电力线条数称为通过该面的电通量1、均匀电场、平面S规定从左右,电通量为正SEESSEESecoscosSSn(n—法线方向单位矢量)2、非均匀电场、曲面SESSnES10/22将该曲面划分为无限多个面元,每一面元处视为匀强电场任取一面元dS,法线n与面元处电场E的夹角为edEdS通过曲面S的总电通量eeSSdEdS电通量正与负取决于面法线正方向的选取,可以取曲面的任一侧3、闭合曲面eSEdS规定:面元的方向约定由面内指向面外为正电力线穿出处90电通量为正0ed电力线穿入处90电通量为负0edeSEdS净穿出闭合面的电力线条数三、静电场的高斯定理高斯定理是关于静电场中闭合曲面电通量的定律,是反映静电场性质的一个基本定律。地位重要!可由库仑定律和场强叠加原理导出。1、点电荷设真空中只有一个点电荷q(1)球面220044eSqqEdSrre与r无关电力线连续地延伸到无限远点电荷的电通量与球面的半径无关,电力线是连续地延伸到无限远的。注意,得到这个结果是与库仑定律的平方反比分不开的。(2)包围点电荷的任意闭合曲面rqES'S121E2En12nE0nSSd11/220q0e电力线从正电荷出发穿出闭合面0q0e电力线穿入闭合面止于负电荷(3)不包围点电荷的闭合曲面每一条穿入的电力线必然从另一处穿出0e2、任意带电系统场强叠加原理1212EEEEE通过任意闭合曲面S的电通量1212eSSSEdSEEdSEEdS120000qqq内高斯定理:在真空中的静电场中,通过任一闭合曲面的电通量,等于该面内电荷电量代数和的01倍,即0eSqEdS内讨论:(1)0q0e源自正电荷并穿出“源”0q0e穿进并止于负电荷“汇”1q2q2q1qSqES0eqES'S'0eSSqEdSEdS12/220q0e一处穿入,另一处穿出“没有电荷的地方不中断”静电场是有源场!(2)q内:面内电荷电量的代数和E:空间所有场源电荷所产生场强的矢量和面外电荷对电场有贡献,但对通过闭合面的总电通量没贡献。(3)高斯定理:库仑定律+场强叠加原理源于库仑定律,高于库仑定律,更基本,变化电场也适用。四、高斯定理的应用对某些具有对称性分布(球、板、柱)的电荷,此时E能拿到积分号外,可求出场强E的分布!如果电荷分布不对称,其电场不能直接由高斯定理求出,不能认为高斯定律对这些电荷分布不成立!例:求均匀带电球面的电场分布,已知球面半径为R,带电量为q(设0q)解:电场具有球对称性,取同心球面为高斯面24rESdESRr时0inq0ERr时qqin204rqE0204rrqE例10.9:求均匀带电球体的电场分布,已知球面半径为R,带电量为q(设0q)ROErOrE13/22解:电场具有球对称性,取同心球面为高斯面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