2021-2022学年高二物理竞赛课件：电场叠加计算.pptx

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1、电场叠加计算电场叠加计算一、电荷与电流一、电荷与电流二、电场与磁场二、电场与磁场三、静电场计算三、静电场计算正电正电(proton)(proton)与负电与负电(electron)(electron)1.1.电荷量子化电荷量子化 :电子电荷电子电荷(元电荷元电荷)e)e基本粒子的电量为基本粒子的电量为电荷电荷:I.Charge:Property of particleQuark Modelp:(uud)n:(udd)u(up):+(2/3)ed(down):-(1/3)e密立根油滴实验：基本电荷；分数电荷密立根油滴实验：基本电荷；分数电荷一、电荷与电流一、电荷与电流2.2.电荷守恒性：电荷守恒

2、性：孤立系统中正、负电荷电量的孤立系统中正、负电荷电量的代数和保持不变代数和保持不变。3.3.相对论不变性相对论不变性 一个电荷的电量与它的运动状态无关，即系统一个电荷的电量与它的运动状态无关，即系统所带所带电荷与参考系的选取无关电荷与参考系的选取无关。No mass,no charge.(photon)No mass,no charge.(photon)电荷密度体密度体密度面密度面密度线密度线密度数密度数密度+II、电流、电流 连续性方程连续性方程 电流为通过截面电流为通过截面S 的电的电荷随时间的荷随时间的变化率变化率单位单位:1A 1 电流电流 2 2 电流密度电流密度电流密度电流密度该

3、点该点正正电荷电荷运动方向运动方向方向方向规定：规定：大小大小规定：等于在单位时间内过该点附近垂直规定：等于在单位时间内过该点附近垂直于正电荷运动方向的单位面积的电荷于正电荷运动方向的单位面积的电荷电流电流I，电流密度，电流密度 与自由电子数密度与自由电子数密度n之间关系之间关系在导体内取在导体内取s，且，且 s与与 垂直垂直设电子的定向漂移速度平均值为设电子的定向漂移速度平均值为电流密度电流密度电流电流解：解：例：例：（1）家用线路电流最大值家用线路电流最大值 15 A，铜，铜导导 线半径线半径0.81 mm，假设，假设铜导线中电流密铜导线中电流密度均匀，电流密度值多少？度均匀，电流密度值多

4、少？（2）若若每个铜原子贡献一个自由电子，问铜每个铜原子贡献一个自由电子，问铜导线中自由电子数密度为多少？导线中自由电子数密度为多少？此时电子漂此时电子漂移速率多少？移速率多少？解：解：得得由电流密度由电流密度3、电流的连续性方程、电流的连续性方程单位时间内通过闭合曲面单位时间内通过闭合曲面向外流出的电荷，等于此向外流出的电荷，等于此时间内闭合曲面里电荷的时间内闭合曲面里电荷的减少量减少量.恒定电流恒定电流 SI 若闭合曲面若闭合曲面 S 内的电荷不随时间内的电荷不随时间而变化，有而变化，有 基尔霍夫第一定律基尔霍夫第一定律（电流（电流/节点定律）节点定律）电流元I.Coulombs Law两个两个静止静止点电荷点电荷之间的作用力与它们的电量的乘积成之间的作用力与它们的电量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。正比，与它们之间距离的平方成反比。为为真空电容率真空电容率电场与磁场电场与磁场