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注册电气工程师考试复习,今天学习-静电场知识
1、电场强度、电位
电场强度定义:正试验点电荷q0在电场中某点受力为F则电场强度为:
电场强度
电场强度(简称场强)是表示电场强弱的基本物理量,是一个向量,其大小反映该电场的强弱,其方向表示该点置一正试验点电荷受力的方向。静电场是由静止电荷产生的,并且满足无旋场特性,即
在无限大均匀介质中,点电荷q产生的电场可以用下面公式计算:
式中:r表示源点(电荷所在的点)与场点(待计算场强的点)之间的距离;表示由源点指向场点的单位向量;表示介质的介电系数,其单位为法拉/米(F/m)在真空中通常用表示其介电系数。
关于点电荷在无限大均匀介质中计算公式的来历,可以通过库仑定律直接获得。库仑定律表示:在无限大真空中,两个距离为r的点电荷q1和q2,它们之间的作用力与的平方成反比,与电荷的大小成正比,电荷间作用力的方向表现为同性相斥、异性相吸其计算公式可以用下式表示:
电位
由于静电场的无旋性,可引入标量函数φ,有
被称为标量电位函数,在空间某点的值称为该点的电位。电位的单位为伏特(V),Vφ表示电位梯度该定义中的负号表示场强的方向与的方向相反。
电位的另一种定义式可表示为
式中:p表示P点相对于Q点的电位Q点是电位的参考点。该式可解析为:P点的电位等于在电场力的作用下,把单位正电荷由P点移到参考点(此处为Q点)时电场力所做的功。
两点间电压Us可用电位计算,即
UAs=4a-4B
电位的参考点可以任意指定。参考点改变电位的值也随之变化,但任意两点间电压的值是不变的。静电场是无旋场电位或电压的计算都与路径无关。参考点一般被取为无穷远处大地或金属外壳处。
静电场中的导体具有以下特点
①导体内部电场强度为零;
②任一导体自身都是一个等位体;
③如果导体带电,电荷只能分布在导体的表面,而且导体表面处任一点电场强度的方向定与导体表面垂直。当导体表面带正电荷时电场强度方向向导体外指,否则相反。
练习题1
练习题2
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