第八章静电场8 – 8 电场强度与电势梯度
空间 电势相等的点 连接起来所形成的面称为等势
面, 为了描述空间电势的分布,规定任意两 相邻 等势
面间的 电势差相等,
一 等势面 (电势图示法)
在静电场中,电荷沿等势面移动时,电场力做功
0d)( 00 ????? ? babaab lEqVVqW ??
0d0 ??? ? b
aab
lEqW
??
0d000 ??? lEq ??
lE ?? d??
E?在静电场中,电场强度 总是与等势面垂直的,
即电场线是和等势面 正交 的曲线簇,
第八章静电场8 – 8 电场强度与电势梯度







1dl
2dl
12 dd ll ?
12 EE ?
按规定,电场中任意两相邻等势面之间的电势差
相等,即等势面的 疏密程度 同样可以表示场强的大
小.
第八章静电场8 – 8 电场强度与电势梯度
两平行带电平板的电场线和等势面
+ + + + + + + + + + + +
第八章静电场8 – 8 电场强度与电势梯度
一对等量异号点电荷的电场线和等势面
+
第八章静电场8 – 8 电场强度与电势梯度
二 电场强度与电势梯度
?c o s lE
lEVVU ABAB
??
??????
??
)(
lEE ??co s
l
VElEV
ll ?
???????,
l
V
l
VE
ll d
dl i m
0
??????
??
电场中某一点的 电场强度 沿 某一方向的分量,等于
这一点的电势沿该方向单位长度上 电势变化率 的 负 值,
V
VV ??
l??
E?
?
lE
A
B
第八章静电场8 – 8 电场强度与电势梯度
V
VV ??
E?
l?d






ne
?
?e
?
nld
?
方向 与 相反,由 高 电势处指向 低 电势处
ne
?
nd
d
l
V
E ?
?大小
n
n d
d
l
VE ??
ndd ll ?? lEE ?? n
n
nd
d e
l
VE ?? ??
l
VE
l d
d??
第八章静电场8 – 8 电场强度与电势梯度
VkzVjyVixVE g ra d) ???????????? ???? (
VE ???? ( 电势梯度 )
直角坐标系中
为求电场强度 提供了一种新的途径
E?
求 的三种方法
E?
利用电场强度叠加原理
利用高斯定理
利用电势与电场强度的关系
物理意义
( 1) 空间某点电场强度的大小取决于该点领域内
电势 的空间变化率,V
( 2) 电场强度的方向恒指向电势降落的方向,


第八章静电场8 – 8 电场强度与电势梯度
三 电场线和等势面的关系
1) 电场线与等势面处处 正 交,
(等势面上移动电荷,电场力不做功,)
2) 等势面 密 处电场强度 大 ;等势面 疏 处电场强度 小,
1) 电场弱的地方电势低;电场强的地方电势高吗?
2) 的地方,吗?
3) 相等的地方,一定相等吗?等势面上
一定相等吗?
0?V 0?E?
V E?E?
讨论
第八章静电场8 – 8 电场强度与电势梯度
例 1 求一均匀带电细圆环轴线上任一点的电场强度,

x
q
y
x
z
o
R r
lq dd ??
P?
E?
x
VEE
x ?
????
2122
0 )(π 4 Rx
qV
?
?
?
2322
0 )(π 4 Rx
qx
?
?
?
VE ????
?
?
?
?
?
?
??
?
?? 2122
0 )(π 4 Rx
q
x ?
第八章静电场8 – 8 电场强度与电势梯度
例 2 求电偶极子电场中任意一点 的电势和电场强度,A
q? q?
0r
?
?r
?r
x
y

A
?
r
??
??
??
????
rr
rrqVVV
0π 4 ?
rr ??0?
?c o s0rrr ??? ??
2rrr ?
??
?
? ? r
qV
0π 4
1
?
?
? ?? r
qV
0π 4
1
?
第八章静电场8 – 8 电场强度与电势梯度
??
??
??
????
rr
rrqVVV
0π 4 ?
q? q?
0r
?
?r
?r
x
y
?
A
r
2
0
0
c o s
π 4 r
rq ?
?
?
2
0
c o s
π 4
1
r
p ?
?
?
2
0π 4
1
r
pV
?
?
2
0π 4
1
r
pV
?
??
0?V
0??
π??
2
π??
第八章静电场8 – 8 电场强度与电势梯度
2
0
c o s
π 4
1
r
pV ?
?
?
q? q?
0r
?
?r
?r
x
y
?
A
r
2/322
0 )(π 4 yx
xp
?
?
?
x
VE
x ?
???
2/522
22
0 )(
2
π 4 yx
xyp
?
???
?
y
VE
y ?
???
2/522
0 )(
3
π 4 yx
xyp
?
?
?
第八章静电场8 – 8 电场强度与电势梯度
22
yx EEE ??
222
2/122
0 )(
)4(
π 4 yx
yxp
?
??
?
q? q?
0r
?
?r
?r
x
y
?
A
r
0?y
3
0
1
π 4
2
x
pE
?
?
0?x
3
0
1
π 4 y
pE
?
?
2/522
22
0 )(
2
π 4 yx
xypE
x ?
???
?
2/522
0 )(
3
π 4 yx
xypE
y ?? ?
第八章静电场8 – 8 电场强度与电势梯度
H
H
o
例 3 如图所示,水分子可以近似看作为电偶极矩
的电偶极子, 有一电子放在电
偶极矩的延长线、距电偶极矩中心 为
的点 上, 求电子的势能和作用在电子上的力,
mC102.6 30 ??? ?p
o
A
m105 10??
Ap

2
0π 4 r
pe
?
??
eVE ??p
J1057.3 20p ???E
C1060.1 19???e
第八章静电场8 – 8 电场强度与电势梯度
A
H
H
o p
3
0π 4
2
x
peeEF
?
??
N1043.1 10???
2202
31
10
sm1057.1sm
1011.9
1043.1 ??
?
?
????
?
???
m
Fa
-16-11420 sm1057.1sm101057.1 ???????? ?atv
K1059.2
K
1038.1
1057.3
3
23
20
p
??
?
?
??
?
?
k
E
T
与气体分子热运动能量比较