- 物理静电场讲义
物理静电场讲义主要包括以下内容:
1. 电场和电场强度:电场是电荷周围存在的一种特殊物质,具有能的性质。电场强度是表征电场力的性质的物理量。
2. 静电力和电势差:静止点电荷之间的相互作用力,以及电场中两点之间电势差。
3. 带电粒子在电场中的运动:包括匀强电场中的运动和类平抛运动。
4. 静电感应和静电平衡:带电导体在静电场中产生的静电感应和静电平衡现象。
5. 电容和电容器的概念:包括定义、单位、性质和连接方式等。
6. 直流电和交流电:介绍电源内部的工作原理,以及电流、电压、电动势等概念。
7. 电阻、电感和电容的串并联:在静电场中,这些元件的连接方式和工作原理。
8. 静电场的能量:计算电场的能量,了解电场能量与导体静电平衡的条件的关系。
9. 有关静电场的各种实验和实例分析。
以上是静电场讲义的大致内容,具体会根据不同版本的教材有所变化。
相关例题:
题目:计算一个带电粒子在静电场中的运动轨迹。
假设有一个带电粒子,质量为m,电荷量为q,初速度为v0,方向与电场强度E的方向成θ角。已知电场强度E的大小和方向与水平方向成β角。求带电粒子在静电场中的运动轨迹。
解题思路:
1. 根据受力分析,求出粒子的加速度和速度变化量;
2. 根据运动学公式,求出粒子的运动轨迹方程;
3. 根据几何关系,求出粒子的运动时间;
4. 根据能量守恒定律,求出粒子的最终动能和电势能。
解:
1. 受力分析:
粒子受到重力mg、电场力Eq和空气阻力f的作用。根据受力分析,可得:
Eq = qEcosβ
f = Cp(ρv)d(ρ为空气密度,d为粒子直径)
Eq与v方向成θ角,根据牛顿第二定律,可得:
Eq = m(v')²/r
其中v'为粒子速度变化量,r为粒子半径。
2. 运动学公式:
根据运动学公式,可得:
r = v0θ - vθ' = v0θ - at = v0θ - (qEcosβ/m)t = v0θ - (qEcosβ/m)(d/Cp(ρv))
其中t为粒子运动时间。
3. 几何关系:
根据几何关系,可得:
tanθ = Eq/mg
tanβ = Eq/Eqcosθ
联立可得:tanβ = (tanθ - tanθcosθ)/1 + tanθsinθcosθ
根据上述公式,可求得粒子运动时间t。
4. 能量守恒定律:
粒子的最终动能Ek = m(v')²/2 + qUe
其中Ue为电势能差,可根据电场强度E的大小和方向求得。
综上所述,带电粒子的运动轨迹方程为:r = v0θ - (qEcosβ/m)(d/Cp(ρv)) + C,其中C为常数,可根据初始条件求解。最终动能Ek = m(v')²/2 + qUe,电势能差Ue可根据电场强度E的大小和方向求得。
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