2023-2024学年高二下学期物理竞赛课件：静电场的环路定理和电势

静电场的环路定理和电势 静电场的环路定理和电势 一、静电场力作功的特点 q b a  1、如在一点电荷的电场中，将试验电荷q0从a移到b点电场力的功: 2 2、任意带电系统的电场中 将q0从a移到b电场力的功 b qi a qn q1 ria rib 电场力是保守力 静电场中电场强度 的环流为零。 静电场的环路定理： 结论：一定量的电荷在静电场中移动时，电场力所作的功只与电荷的起点和终点的位置有关，而与路径无关。即电场力是保守力。静电场是保守场。 3、若q0在电场中沿L运动一周 二、电势能（W） 保守力作功等于势能的减少 b a Wa,Wb的量值是相对的量；与零势能参考点的选取有关，而势能的增量 与零势能点选取无关是绝对的量. 1、对有限的带电体选无限远处作为电势能零点， 所以a点的电势能： 通过连接a、b 间的任意一条方便的路径 2、对无限带电体令接地点b点的势能为零（Wb=0） a点的势能： 结论：试验电荷qo在空间某处的电势能在数值上就等于将qo从该处移至势能的零点电场力所作的功。 说明: 电势能是属于系统的，为场源电荷与试验电荷所共有，是试验电荷与电场之间的相互作用能。 电势能的量值与电势能零点的选择有关; 当 时，电场力作正功， ，电势能减少； 当 时，电场力作负功， ，电势能增加。 三、电势 定义： 单位：伏特（V） 结论：电场中a点的电势，在数值上等于把单位正电荷从a点移至势能的零点处电场力所作的功 说明： 1、电势是标量，有正负大小 2、零电势参考点的选取有任意性：原则与零电势能点的选取相同 有限带电体：取无限远处为电势零点;无限大带电体：在场内选一个适当的有限位置作电势零点。 四、电势差 电势差： 结论：静电场中a,b两点的电势差，在数值上等于将单位正电荷从a点移至b点电场力所作的功。 电场力做功的另一表达式 五、电势的计算 电势计算的两种方法: （一）已知电场强度分布, 由电势的定义计算: 积分路径可任意选取一个方便的路径。 （二）从点电荷的电势出发, 应用电势叠加原理计算任何有限分布电荷系统的电势。 由有限个卡诺循环组成的可逆循环: 可逆循环 abcdefghija 由几个等温和绝热过程组成。从图可看出，它相当于有限个卡诺循环（abija , bcghb , defgd）组成的。 所以有 推广： 10 致冷过程：在外界对气体作功A的条件下，迫使系统从低温热源吸热Q2，向高温热源放热Q1，从而使低温热源的温度更低。 致冷系数： 致冷机: 工作物质 Q2 ︱Q1︱= +Q2 高 温 热 源 T1 低 温 热 源 T2 a b c d P V o Q1 Q2 K‘系观察者测得相对他静止的棒的长度为： l0 称为固有长度 问：在K系中观察者（相对棒运动的观察者）测得的棒的长度为多少？ 他测得棒两端的坐标为x1和x2, t1=t2=t（同时测） 则棒长 l= x2-x1 l称为运动长度 问：l0和l什么关系？ 结论：相对于棒运动的观察者测量沿运动方向的棒长l比相对于棒静止的观察者测得的棒长l0(固有长度）要短---长度缩短 1. 点电荷的电势 r P q 点电荷的电势是球对称的，对称中心在点电荷处。 电势是标量，正负与源电荷及电势零点选择有关。 选无穷远的地方为零电势点 2. 点电荷系的电势 qn q1 q2 q3 P r1 r2 r3 rn E 电势叠加原理 3. 连续分布电荷的电势 4. 多个带电体的总电势 法二： P x x a r $$