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正文內(nèi)容

大學物理第5章靜電場-展示頁

2025-01-22 19:38本頁面
  

【正文】 高斯定理、環(huán)路定理 導體和電介質(zhì) : 都通過其電荷和外電場的相互作用而改變電荷分布及運動狀態(tài),這種改變又對電場產(chǎn)生影響。 靜電場中的導體和電介質(zhì) ? 167。 電通量 高斯定理 ? 167。1 第 5章 靜電場 ? 167。 電場 電場強度 ? 167。 電場力的功 電勢 ? 167。 電容 電容器 ? 167。 3 167。 這是 物理學中一條普遍規(guī)律 ! 1. 電荷守恒定律 電荷量子化是實驗結(jié)果 4 1906— 1917年,密立根最早從實驗上證明 電荷量子: e, q=Ne N=…… 1986年推薦值: e = ?1019 C 3. 相對論不變性 實驗還表明:一個電荷的電量與其運動狀態(tài)無關 . 例如: H2 分子和 He原子 —— 其中兩個質(zhì)子運動狀況相差很大, 但氫氣、氦氣均不帶電! 5 二、庫侖定律 1785年,庫侖通過扭稱實驗得到 : 真空中的庫侖定律 r?1q 2q 21F?施力 受力 0r?12F?02211221 rrqqkFF ??? ???SI位制中: q — 庫侖 (C) , F — 牛頓 (N) , r — 米 (m) 實驗給出: k = ?10 9 NN1 場是物質(zhì)存在的形式 靜止的點電荷周圍存在著一種特殊的物質(zhì) ,稱為 靜電場 。 ?場力的性質(zhì) 場源 若考察場中某一點則有 0qF0qF ?常矢?0qF?逐點 實驗表明, 比值與 q0無關 ,而與場源性質(zhì),試驗電荷在場中位置,場內(nèi)介質(zhì)分布有關 . ?電場強度 定義: 0qFE???9 是矢量,是空間坐標點的函數(shù) . )(rE?單位:牛 /庫( N/C) 10 四、場強疊加原理 ? 電力的疊加原理 當有多個點電荷存在時 ,兩個點電荷間的力不因第三個電荷存在而受影響 所以某個點電荷受力: ?? jFF ???場強的疊加原理 0qFE??? ??????niinii EqF11 0?? 2q1q+ + p2E?1E? E?11 五、場強的計算 點電荷 場源 q (相對觀測者靜止 ) 場點 r?0r?0qF0qFE ?? ?0020041qrrqq ????02041 rrqE ?????? 從源電荷指向場點 0r?? 場分布呈中心對稱 ? r→0 , E→∞ 點電荷 無意義 ☆ 在各向同性均勻無限大的 電介質(zhì)中 的點電荷場強 rrErrqE????00204?????12 2. 點電荷系的場強 pir?qi iE?024 iiii rrqE ??o???總場強 : 0201 4iiinirrqE ?? ?????E?iziziyiyixix EEEEEE ?????? ,場強在坐標軸上的投影 kEjEiEE zyx ????? ???13 dq E?dp 0r?0204rrdqEd ?? ???02041 rrdqEdE ??????? ??注意 :上式為矢量體積分 . 電荷元隨不同的電荷分布應表達為 體 電荷分布 dq= ? dV 面 電荷分布 dq= ? dS 線 電荷分布 dq= ? dl ??? ??? zzyyxx dEEdEEdEEkEjEiEE zyx ???? ???14 指一對等量、異號的點電荷,其間距遠小于它們到考察點的距離的點電荷系統(tǒng)。rEpE ??注意:坐標原點的選擇 16 例 : 真空中有一均勻帶電直線長為 L,總電量為 q,試計算距直線距離為 a的 P點的場強 .已知 P點和直線兩端的連線與直線之間的夾角分別為 ? 1和 ? 2,如圖所示 . xEd?yEd?x y 0 a 1?2?P dx x 解 : 步驟 : ,選電荷元 dq=?dx 的大小和方向 Ed?Ed?r ?2041rdxdE ????3. 將 投影到坐標軸上 Ed?)1 8 0c o s ( 0 ??? dEdE x?s indEdE y ?17 4. 選擇適當?shù)姆e分變量 xEd?yEd?x y 0 a 1?2?P dx x Ed?r ? r、 ? 、 x三變量選一個積分變量 選 ? 作為積分變量,因此 ?222s inar ???? ac t gtgax ????? )( 2 ??2s indadx ?????? dadE x c os40??????? dadE y s i n40?18 ???? ???dadEE xx c os421 0???? ? ?120s i ns i n4 ???? ? ?? a?? ?? 21 s i n40??????? dadEEL yy)c os(c os 2104????? ?? a討論: ?當直線長度 L→∞ ,或 a→0, 則 ?1→0 , ?2→ ? 0?xE? jaE y??02 ????E?r jrE??02 ?????當 ?異號時, E方向相反 19 六、帶電體在外電場中所受的作用 EqF ?? ??? dqEF ??討論:如圖已知 ?q、 d、 S 求兩板間的所用力 q? q?d Sqqf020 22 ??? ??2024 dqf???20 電偶極子在外電場中受的力和力矩 qEF ???qEF ???q?E?q??o0??? ?? FFF???合 力 ??? s i ns i n2s i n2 q l ElFlFM ??? ??合力矩 EpM ??? ??力矩總是使電矩 轉(zhuǎn)向 的方向,以達到穩(wěn)定狀態(tài) p? E?可見: 力矩最大; 力矩最小。 電通量 高斯定理 一、電 力 線 為形象描繪靜電場而引入的一組空間曲線。 單個點 電 極 帶異號電荷的點電極 23 帶正電的點電荷 電偶
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