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如何計算電場強度大學物理

發布時間:2022-04-03 17:27:19

『壹』 大學物理求電場強度的幾種方法,並闡述所包含的物理思想。

2.庫侖定律:F=kQ1*Q2/r^2
(在真空中)
{F:點電荷間的作用力(N),k:靜電力常量k=9.0×10^9N·m^2/C^2,Q1、Q2:兩點電荷的電量(C),r:兩點電荷間的距離(m),方向在它們的連線上,作用力與反作用力,同種電荷互相排斥,異種電荷互相吸引}
3.電場強度:E=F/q(定義式、計算式,場強是本身的性質與電場力和電量無關)
{E:電場強度(N/C),是矢量(電場的疊加原理),q:檢驗電荷的電量(C)}
4.真空點(源)電荷形成的電場E=kQ/r2
{r:源電荷到該位置的距離(m),Q:源電荷的電量}
5.勻強電場的場強E=UAB/d
{UAB:AB兩點間的電壓(V),d:AB兩點在場強方向的距離(m)}
6.電場力:F=q*E
{F:電場力(N),q:受到電場力的電荷的電量(C),E:電場強度(N/C)}
7.電勢與電勢差:UAB=φA-φB,UAB=WAB/q=-ΔEAB/q
8.電場力做功:WAB=q*UAB=Eq*d
{WAB:帶電體由A到B時電場力所做的功(J),q:帶電量(C),UAB:電場中A、B兩點間的電勢差(V)(電場力做功與路徑無關),E:勻強電場強度,d:兩點沿場強方向的距離(m)}
9.電勢能:
EA=q*φA
{EA:帶電體在A點的電勢能(J),q:電量(C),φA:A點的電勢(V)}
10.電勢能的變化ΔEAB=EB-EA
{帶電體在電場中從A位置到B位置時電勢能的差值}
11.電場力做功與電勢能變化ΔEAB=-WAB=-q*UAB
(電勢能的增量等於電場力做功的負值)
12.電容C=Q/U(定義式,計算式)
{C:電容(F),Q:電量(C),U:電壓(兩極板電勢差)(V)}
13.平行板電容器的電容C=εS/4πkd
(S:兩極板正對面積,d:兩極板間的垂直距離,ε:介電常數)
常見電容器
14.帶電粒子在電場中的加速(Vo=0):W=ΔEK

qU=mVt2/2,
Vt=(2qU/m)1/2
15.帶電粒子沿垂直電場方向以速度Vo進入勻強電場時的偏轉(不考慮重力作用的情況下)
類平拋
垂直電場方向:勻速直線運動L=Vot(在帶等量異種電荷的平行極板中:E=U/d)
運動
平行電場方向:初速度為零的勻加速直線運動d=at2/2,a=F/m=qE/m
注:(1)兩個完全相同的帶電金屬小球接觸時,電量分配規律:原帶異種電荷的先中和後平分,原帶同種電荷的總量平分;
(2)電場線從正電荷出發終止於負電荷,電場線不相交,切線方向為場強方向,電場線密處場強大,順著電場線電勢越來越低,電場線與等勢線垂直;
(3)常見電場的電場線分布要求熟記;
(4)電場強度(矢量)與電勢(標量)均由電場本身決定,而電場力與電勢能還與帶電體帶的電量多少和電荷正負有關;
(5)處於靜電平衡導體是個等勢體,表面是個等勢面,導體外表面附近的電場線垂直於導體表面,導體內部合場強為零,導體內部沒有凈電荷,凈電荷只分布於導體外表面;
(6)電容單位換算:1F=10^6μF=10^12pF;
(7)電子伏(eV)是能量的單位,1eV=1.60×10-19J;
(8)其它相關內容:靜電屏蔽
/
示波管、示波器及其應用
/
等勢面/尖端放電等。
(9)電場強度E=U/d=4πkQ/εS,並且做功W=U*q

『貳』 大學物理電場強度

大學物理中所處理的帶電體多半不能看成點電荷,求電場的方法有: 1 利用點電荷Q的場強公式 E=kQ/r^2 ,將連續帶電體分割成電荷元dq,然後用積分計算帶電體的場強;此方法還可以拓展為利用已知帶電體的電場,求更大帶電體的電場.如把無限大的面狀帶電體分割成許多無限長的線狀帶電體,由無限長的線狀帶電體的場強積分求該帶電平面的場強; 2 對具有對稱性的物體,用高斯定理求場強; 3 在已知電勢時,利用電勢梯度求場強; 4 對多個點電荷(即點電荷系),利用場強疊加原理求場強 E=E1+E2……(矢量疊加)

『叄』 大學物理 場強的計算

以l的中點為原點o,沿l建坐標x
在l上坐標為x處取線元dx,它到直線的延長線上距l中點為r的p點的距離為(r-x)
dx所帶電荷量為
dq=adx
dq在p點產生的場強為
de=kdq/[(r-x)^2]=akdx/[(r-x)^2]=-ak[d(r-x)]/[(r-x)^2]
令u=r-x
得e=-ak()/(u^2)
x=-l/2時,u=r+l/2
x=l/2時,u=r-l/2
在區間[r+l/2,r-l/2]上對u積分得
e=ak{[1/(r-l/2)]-[1/(r+l/2)]
=4kal/(4r^2-l^2)
k=1/(4πε0)

『肆』 大學物理的高斯定理,如何通過高斯定理求E!其中的電場強度E的含義。

首先你學習大學物理的時候,應該已經學過高等數學中的高斯定理,這是場論中的一點淺顯知識。高斯定理就是所謂的散度定理。

不論是真空還是有電介質,方程上只差一個介電常數,無特別含義(電介質極化導致電場強度削弱)。此處只討論真空中靜電場

高斯方程描述,真空中在一個閉合的曲面內部,包裹著若乾的點電荷,那麼這些點電荷激發的電場強度通量是一個確定值。電場強度通量=在討論的閉合曲面處的電場強度E與單位面積的乘積,在整個閉合曲面的積分。當閉合曲面是球面的時候,就得到經典的點電荷激發電場強度公式。靜電荷激發靜電場,是靜電場的電場強度通量源頭。因此經典場是一個有源場。

而閉合曲面之外所有的點電荷,在這個曲面上都是一頭進一頭出,通量為零,所以計算某一曲面的電場強度通量的時候,可以略去外部電荷。但是高斯定理只是討論通量問題,並經過轉化計算點電荷的激發場強度,計算多個電荷在某一點激發的電場強度的時候,必須要獨立運用高斯定理,計算疊加場的強度。

總結: 你的第一句話就是錯的。高斯定理沒有說明電場強度E是內外電荷共同決定的。高斯定理只是說,計算電場強度通量的時候,只與內部電荷有關。具體到計算E,要分別運用高斯定理,疊加運算。高斯定理的價值非常大,遠不是計算電場強度這樣一個最基本的應用

『伍』 大學物理求電場強度

E1是根據高斯定理求出的,E2是根據場強定義,微元法,定積分得到的。

『陸』 大學物理電場強度數值

電場強度是用來表示電場的強弱和方向的物理量。實驗表明,在電場中某一點,試探點電荷(正電荷)在該點所受電場力與其所帶電荷的比值是一個與試探點電荷無關的量。於是以試探點電荷(正電荷)在該點所受電場力的方向為電場方向,以前述比值為大小的矢量定義為該點的電場強度,常用E表示。按照定義,電場中某一點的電場強度的方向可用試探點電荷(正電荷)在該點所受電場力的電場方向來確定;電場強弱可由試探電荷所受的力與試探點電荷帶電量的比值確定。試探點電荷應該滿足兩個條件;(1)它的線度必須小到可以被看作點電荷,以便確定場中每點的性質;(2)它的電量要足夠小,使得由於它的置入不引起原有電場的重新分布或對有源電場的影響可忽略不計。電場強度的單位V/m伏特/米或N/C牛頓/庫侖(這兩個單位實際上相等)。常用的單位還有V/cm伏特/厘米。
電場力編輯
電場力 是當電荷置於電場中所受到的作用力。或是在電場
電場
電場
中為移動自由電荷所施加的作用力。其大小可由庫侖定律得出。當有多個電荷同時作用時,其大小及方向遵循矢量運算規則。
相關知識編輯
單位
牛(頓)每庫(侖) 在國際單位制中,符號為N/C。如果1C的電荷在電場中的某點受到的靜電力是1N,這點的電場強度就是1N/C。電場強度的另一單位是伏(特)每米,符號是V/m,它與牛每庫相等,即1V/m=1N/C。
定義
是放入電場中某點的電荷所受靜電力F跟它的電荷量比值,定義式E=F/q ,適用於一切電場;其中F為電場對試探電荷的作用力,q為試探電荷的電荷量。單位N/C。 定量的實驗證明,在電場的同一點,電場力的大小與試探電荷的電荷量的比值是恆定的,跟試探電荷的電荷量無關。它只與產生電場的電荷及試探電荷在電場中的具體位置有關,即比值反映電場自身的特性(此處用了比值定義法),因此我們用這一比值來表示電場強度,簡稱場強,通常用E表示。
方向
電場中某點的場強方向規定為放在該點的正電荷受到的靜電力方向。
對於真空中靜止點電荷q所建立的電場,可以由庫侖定律得出。
式中r是電荷q至觀察點(或q')的距離;r是由q指向該觀察點的單位矢量,它標明了E的方向

靜電場或庫侖電場是無旋場,可以引入標量電勢φ,而電場強度矢量與電位標量間的關系為負梯度關系
E=-▽γφ
時變磁場產生的電場稱為感應電場,是有旋場。引入矢量磁位A並選擇適當規范,可得電場強度與矢量磁位間的關系為時間變化率的負數關系,即
感應電場與庫侖電場的合成電場是有源有旋場。
均勻與非均勻
一對平行平板電極之間的電場,各點的電場強度完全相同
,這種電場叫做勻強電場(如果極板尺寸比極板間距離大得多,那麼極板邊緣的電場不均勻部分,可不予以考慮)。一個帶電球體周圍的電場,各點的電場的電場強度都不同,這種電場叫做不均勻電場。
計算編輯
電場中某一點的電場強度在數值上等於單位電荷在那一點所受的電場力。試驗電荷的電量、體積均應充分小,以便忽略它對電場分布的影響並精確描述各點的電場。
場強是矢量,其方向為正的試驗電荷受力的方向,其大小等於單位試驗電荷所受的力。場強的單位是伏/米,1伏/米=1牛/庫。場強的空間分布可以用電場線形象地圖示。
電場強度遵從場強疊加原理,即空間總的場強等於各電場單獨存在時場強的矢量和,即場強疊加原理是實驗規律,它表明各個電場都在獨立地起作用,並不因存在其他電場而有所影響。以上敘述既適用於靜電場也適用於有旋電場或由兩者構成的普遍電場。電場強度的疊加遵循矢量合成的平行四邊形定則。
電場強度的大小,關繫到電工設備中各處絕緣材料的承受能力、導電材料中出現的電流密度、端鈕上的電壓,以及是否產生電暈、閃絡現象等問題,是設計中需考慮的重要物理量之一。
地球表面附近的電場強度約為100V/m。
強度演算法
①定義:放入電場中某點的電荷所受靜電力F跟它的電荷量比值,叫做該點的電場強度。
②定義式:E=F/q ,F為電場對試探電荷的作用力,q為放入電場中某點的檢驗電荷(試探電荷)的電荷量。
③電場強度的方向:規定為放在該點的正電荷受到的靜電力方向。與正電荷受力方向相同,與負電荷受力方向相反。
④物理意義:描述電場強弱的物理量,描述電場的力的性質的物理量。電場強度的大小取決與電場本身,或者說取決於激發電場的電荷,與電場中的受力電荷無關。
⑤適用條件:適用於一切電場。
⑥電場強度是矢量。
⑦電場的決定式:E=kQ/r2(只適用於點電荷)。其中E是電場強度,k是靜電力常量,Q是源電荷的電量,r是源電荷與試探電荷的距離。
⑧電場力:F=Eq
各類場強公式
真空中點電荷場強公式:E=KQ/r2 (k為靜電力常量k=9.0×10^9N.m^2/C^2)
勻強電場場強公式:E=U/d(d為沿場強方向兩點間距離)
任何電場中都適用的定義式:E=F/q
平行板電容器間的場強E=U/d=4πkQ/eS
介質中點電荷的場強:E=kQ/(r2)
均勻帶電球殼的電場:E內=0,E外=k×Q/r2
無限長直線的電場強度:E=2kρ/r(ρ為電荷線密度,r為與直線距離)
帶電半圓對圓心的電場強度:E=2kρ/R(ρ為電荷線密度,R為半圓半徑)
與半徑為R圓環所在的平面垂直,且通過軸心的中央軸線上的場強:kQh/(h2+R2)3/2
對任意帶電曲線的場強公式:E=∫kρ/r2 ds....(r為距曲線距離,為坐標x,y的函數,ρ為電荷線密度)
同理,帶電曲面為它的曲面積分。

『柒』 大學物理 場強計算

就是各個電荷元在P點產生的場強沿著x軸分量dEcosθ的矢量和么。垂直於x軸的分量互相抵消了。
所以P點的場強就是∫dEcosθ
題目中不是給出 dE的表達式么,代入就轉化成對 弧元 dl 線積分了。

『捌』 大學物理,電場強度計算,大家幫我看一下思路對嗎最後怎麼積

你中間是怎麼出現csc^2項的??dx應該等於adθ.最後應該出來是對cosθdθ積分

『玖』 大學物理關於電場強度計算的一道題目

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