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1.4.1 电场线在线视频

1.4.1 电场线

下一节:1.4.2 电通量

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1.4.1 电场线课程教案、知识点、字幕

大家好　下面介绍用电场线

图示电场的方法

在电学中

尽管电场的概念

被近代物理理论和实验

证实是正确的

但是　我们并不能直接感觉到

或看到电场

为了形象的描述

电场在空间的分布

获得形象　直观的图象

法拉第在提出场的概念的同时

还引入了电力线的概念

我国物理学名词审定委员会

根据科学性　系统性　通俗性的原则

在1988年

完成对第一批物理学名词

基础物理学部分的审定工作

做了多处改动

诸如将　电力线改定为电场线

磁力线改名为磁感线

公布的物理学名词

在1989年由科学出版社出版

所以　电力线是较早以前的叫法

这张图片是通过实验

得到的点电荷电场线的图形

为了后面学习静电场的高斯定理

下面　我们先来具体介绍电场线

今天　外面在刮风

风吹树动　日常生活中

我们可借助树枝的摆动

来了解风力大小和风向

与此类似　电场线

是人们为了形象描述场强分布

而人为引入的一族空间曲线

电场线是按下述规定　在电场中

画出的一簇假想的曲线

首先　曲线上每一点的切线方向

表示该点场强的方向

这样　电场线的方向就反映了

电场强度方向的分布情况

假如说　这是一根电场线

我们在画这根电场线的时候

要使每一点的切线方向

与该点处的电场强度的方向一致

第二　以曲线的数密度即疏密程度

表示场强的大小

为了用电场线定量的描述场强的大小

我们画电场线时

要使通过电场中任意一点

与电场垂直的单位面积的电场线数目

正比于　通常使之

等于该点场强的量值

比如　我们在电场中某一点

取一垂直于该点场强方向的面积元

dS垂直

因为　所取的面元面积很小

面元上各点的场强可视为相同

即所画出的穿过该面元的电场线

是一些平行的直线

若过这个面积元有dN条

平行的电场线

则dN与dS垂直的比值

即通过单位垂直面积的电场线的数目

称为该点电场线的数密度

是该点场强的大小

它正比于　一般是等于

此数密度

这样　电场线的疏密

就反映了电场强度大小的分布情况

电场线稀疏的地方

表示场强小

电场线稠密的地方

表示场强大

在应用电场线的概念时

我们需要掌握两点

第一　电场线

是在电场中画出的一系列假想的曲线

它们并非真实存在

只是帮助我们想象电场的样子

第二　画这些电场线

要符合上面介绍的这些规定

下面　我们来看一些典型静电场的

电场线分布图

这是正的点电荷和负的点电荷

所产生电场中的电场线

它们是以点电荷为中心的射线

电场线上的箭头代表电场强度的方向

正电荷的电场线　像太阳光芒四射

负点电荷的电场线像黑洞

把周围的物体吸进来

从图中　可以看出

由点电荷产生的电场中

电场强度的方向

是沿径向向外或向内

离点电荷越近

电场线越密　场强越大

离点电荷远处　场强变弱

无穷远处　场强为零

在以点电荷为球心的球面上

电场线处处于球面垂直

在此球面上　场强大小处处相等

方向不同

电场线的形状可以用实验来模拟

如图c所示

把奎宁的针状结晶或头发屑

悬浮在蓖麻油里

加上电场

微屑就按照电场强度的方向排列起来

显示出电场线的分布情况

应该注意

这个实验也只是用来模拟电场线的分布情况

电场线不是电场里实际存在的线

而是形象的描述电场的假想的线

这是由电偶极子

所产生的电场线

它们是以两个点电荷的连线

和连线的垂直平分线对称分布的曲线

像灯笼一样和谐对称

请观察电场线的方向

方向是从哪里指向哪里

是从正电荷出发

到负电荷终止

或者从正电荷出发　延伸到无穷远

或者从无穷远出发

到负电荷终止

这是电场线的一个性质

而且　从正电荷发出的电场线的条数

等于终止于电量值相等的

负电荷的电场线的条数

这意味着　从正电荷发出的电场线

全部终止于负的点电荷

不会在没有电荷的地方中断

在两个点电荷连线的中垂线上

电场线的方向均相同

且总与中垂线垂直

与我们前面计算的结果一致

这是由一对等量正的

点电荷所产生电场中的电场线的图形

如同两军对垒排兵布阵完毕

可以看出　电场线起始于正电荷

终止于无穷远处

从电场线的疏密可以反映出场强的大小

在两个点电荷连线中点

c处　场强为零　此处没有电场线

没有电荷的地方

任意两条电场线不会相交

电场线上某点的切线方向

是那点的电场强度方向

任意点的场强是两个点电荷

在该点所产生的电场的矢量叠加

这是由一对异号不等量的点电荷

所产生电场中的电场线的图形

由于　从正的点电荷所发出的电场线的条数

多于终止于负的点电荷电场线的条数

所以　我们可以判断

正的点电荷的电量　大于负电荷的电量

的绝对值

这是电四极子所产生的电场中的电场线

所谓电四极子是由两个

大小相等　取向相反的电偶极子组成的系统

这是平行板电容器所产生

电场中的电场线的示意图

请大家找找图中的毛病

在两板之间

远离边缘的地方

电场是匀强电场

即大小和方向都相同的电场

所以　我们应用一系列

平行的　等间距的直线

来表示匀强电场

在边缘处

电场是非均匀场

这是有限长均匀带电直线的电场线的示意图

可见　在其中垂线上

场强的方向与带电直线是垂直的

注意　我们画的是几种典型电场的

电场线平面分布图

实际上　电场线是空间分布的

虽然　我们不经常定量的运用电场线

但它们

对于使所要发生的事形象化是很有用

在中图中

难道你看不出　两个电荷在被推开吗

在右图中　难道你看不出两个电荷要被拉近吧

这张照片　显示的是这位女士

站在美国加州

红杉国家公园山腰的观景平台时

她的头发忽然树立了起来

好像怒发冲冠的样子

当时　周围的游客都觉得很有趣

她的弟弟帮她拍下了这张照片

可是

在这对姐弟离开五分钟之后

闪电击中观景平台

造成一个人死亡

七个人受伤

其实

当她正站在山腰的平台上时

强烈带电的积雨云

已向她移动

使她的头发因感应带上正电荷

并在积雨云和山腰　包括她之间

生成一个我们看不见的强电场

电场强度从她和山腰

指向外部

她树立起来的头发

如同电场线

就反映了头顶附近场强的分布情况

你看　橡皮鱼的电器官所产生的电场

是不是相当于一个

电偶极子产生的电场

它还能够

利用附近物体对电场的影响

来探测这些物体

从上面介绍的一些

典型静电场的电场线图形

我们可以看出

静电场的电场线

有如下普遍的性质

1　电场线起始于正电荷

或来自无穷远处

终止于负电荷

或伸向无穷远处

不会在没有电荷处中断

2　若体系正　负电荷一样多

则由正电荷发出的全部电场线

都终止于负电荷

3　电场线有头有尾

不形成闭合曲线

4　在没有电荷的空间里

任意两条电场线不会相交

这点　我们比较容易理解

根据电场线的定义

电场中

某点电场线的切线方向

是该点的场强方向

如果两条电场线相交

则在交点处出现两个切线方向

即　两个场强方向

这是不可能的

静电场的电场线

之所以具有以上这些基本性质

是由静电场的基本性质和场的单值性决定的

可用以后学习到的静电场基本性质方程

加以证明

对于分析某些实际问题很有帮助

在研究某些复杂的电场时

如电子管内部电场

高压电器设备附近的电场时

就常常采用模拟的方法

把它们的电场线画出来

研究大气物理的科学家

也通过电场线

分析大气中电场变化时的蛛丝马迹

来预测气候　地震等

下面　我们来看一个模拟动画

最初　在空间同一点　比如说

A点

放置5个正电荷和5个负电荷

因为A点没有静电荷

周围空间就没有电场

现在　将其中一个正电荷

以恒定速度沿水平方向移开一定的距离

到B点

接着　以同样的方式

将第二个正电荷

从A点移至B点

然后　继续以同样的方式

将其余的正电荷

逐一的从A点移至B点

直到5个正电荷　全部在

B处

而留下了5个负电荷在A点处

因而　这个动画用电场线模拟

显示了电荷分离过程中

电场的变化

下面　我们对今天的内容进行一下小结

今天　我们介绍了电场线的概念

这是假想的　在电场中的

一组曲线

电场虽然抽象

但它是客观存在的物质

电场线虽然形象

但它仅是为了描绘电场

而假想的线

电场线的引入

为抽象的电场

建立起具体的模型

形象　直观的反映电场的总体情况

为我们打开了一扇认识

研究电场的大门

也为我们认识　研究抽象事物的本质特征

和运动规律

提供了科学的方法

那就是　从抽象到具体

化无形为有形

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-电磁学引言

--电磁学引言

第一章静电场

-1.1 库仑定律

--1.1.1A 电荷(1)

--1.1.1B 电荷(2)

--1.1.2A 库仑定律

--1.1.2B 库仑定律例题

--1.1.2C 库仑定律小议

--1.1.3 电力叠加原理

-1.1 库仑定律

-1.2 电场电场强度

--1.2.2 电场强度

-1.2 电场电场强度——小测验

-1.3 电场强度的计算(1)

--1.3.1 场强叠加原理与点电荷系的场强

--1.3.2 电偶极子场强

--1.3.3 连续带电体系的场强

--1.3.4 细棒场强

--1.3.5 走近闪电

--1.3.6 平板场强

-1.3 电场强度的计算(1)——小测验

-第一章静电场--WEEK1 作业

-1.3 电场强度的计算(2)

--1.3.7 圆环场强

--1.3.8 圆盘场强

-1.3 电场强度的计算(2)——小测验

-1.4 电场线电通量

--1.4.1 电场线

--1.4.2 电通量

-1.4 电场线电通量——小测验

-1.5 静电场的高斯定理

--1.5.1 高斯定理

--1.5.2 高斯定理思考题

-1.5 静电场的高斯定理——小测验

-1.6 利用高斯定理求静电场的分布

--1.6.1 高斯定理应用1

--1.6.2 高斯定理应用2

--1.6.3 高斯定理应用3

--1.6.4 高斯定理应用4

--1.6.5 静电场强求解举例及小结

-1.6 利用高斯定理求静电场的分布——小测验

-第一章静电场--WEEK2 作业

-1.7 静电场的环路定理电势

--1.7.1 静电场的环路定理

--1.7.2 电势能

--1.7.4 电势差

-1.7 静电场的环路定理电势——小测验

-1.8 场强积分法求电势

--1.8.1 点电荷的电势

--1.8.2 均匀带电球面的电势

--1.8.3 无限长均匀带电直线的电势

--1.8.4 静电除尘

--1.8.5 两道小例题及本讲小结

-1.8 场强积分法求电势——小测验

-1.9 电势叠加原理及电势的计算

--1.9.1 电势叠加原理

--1.9.2 点电荷系的电势例题

--1.9.3 电偶极子的电势

--1.9.4 均匀带电细杆延长线上的电势

--1.9.5 圆环轴线上的电势

--1.9.6 圆盘轴线上的电势

--1.9.7 两个同心均匀带电球面的电势

--1.9.8 均匀带电球层的电势

--1.9.9 电势计算小结

-1.9 电势叠加原理及电势的计算——小测验

-1.10 等势面电势梯度

--1.10.1 等势面

--1.10.2 电势梯度

--1.10.3 由电势梯度求场强例题

-1.10 等势面电势梯度——小测验

-1.11 静电场中的电偶极子

--1.11 静电场中的电偶极子

-1.11 静电场中的电偶极子——小测验

-第一章静电场-- WEEK3 作业

第二章静电场中的导体和电介质

-2.1 导体的静电平衡条件

--2.1.1 物质导电性能分类

--2.1.2 导体的静电平衡条件

-2.1 导体的静电平衡条件——小测验

-2.2 静电平衡时导体上电荷的分布

--2.2.1 导体电荷分布1

--2.2.2 库仑定律的精确验证

--2.2.3 导体电荷分布2

--2.2.4 导体电荷分布3

--2.2.5 避雷针趣事

--2.2.6 范德格拉夫起电机

--2.2.7 场离子显微镜

-2.2 静电平衡时导体上电荷的分布——小测验

-2.3 静电屏蔽

--2.3.1 静电屏蔽

--2.3.2 静电屏蔽的应用

-2.3 静电屏蔽——小测验

-2.4 有导体存在时静电场量的计算

--2.4.1 有导体时场量计算原则与例题1

--2.4.2 导体例题2

--2.4.3 导体例题3

--2.4.4 导体例题4

-2.4 有导体存在时静电场量的计算——小测验

-第二章静电场中的导体和电介质--WEEK4 作业

-2.5 静电场中的电介质

--2.5.1 电介质对电场的影响

--2.5.2 电介质的极化

--2.5.3 电极化强度

-2.5 静电场中的电介质——小测验

-2.6 有电介质时的高斯定理

--2.6.1 电位移和有电介质时的高斯定理

--2.6.2 D的高斯定理的应用例1

--2.6.3 D的高斯定理的应用例2

--2.6.4 静电场的边界条件

-2.6 有电介质时的高斯定理——小测验

-2.7 电容电容器

--2.7.1 孤立导体的电容

--2.7.2 电容器及其电容

--2.7.3 电容器家族简介

--2.7.4 电容器的连接

--2.7.5 电容的计算及平板电容器的电容

--2.7.6 电容器的应用举例

--2.7.7 柱形电容器的电容

--2.7.8 神经元的电容

--2.7.9 球形电容器的电容

--2.7.10 分布电容

-2.7 电容电容器——小测验

-2.8 静电场的能量

--2.8.1 电容器的能量

--2.8.2 电容器的能量例题

--2.8.3 巧克力碎屑的秘密Ⅲ

--2.8.4 静电场的能量能量密度

--2.8.5 静电场的能量例题

--2.8.6 核裂变能的估算

-2.8 静电场的能量——小测验

-第二章静电场中的导体和电介质--WEEK5 作业

第三章稳恒磁场

-3.1 稳恒电流

--3.1.1 磁学概述

--3.1.2电流电流密度

--3.1.3欧姆定律的微分形式

--3.1.4电源和电动势

--3.1.5 巧克力碎屑的秘密Ⅳ

--3.1.6 案例研究

-3.1 稳恒电流——小测验

-3.2 磁场磁感应强度

--3.2.1磁的基本现象

--3.2.2磁场和磁感应强度

--3.2.3磁感线

-3.3 毕奥—萨伐尔定律

--3.3.1毕奥--萨伐尔定律的内容

--3.3.2毕奥--萨伐尔定律的应用一

--3.3.3毕奥--萨伐尔定律的应用二

--3.3.4毕奥--萨伐尔定律的应用三

--3.3.5毕奥--萨伐尔定律的应用四

--3.3.6运动电荷的磁场

-3.3 毕奥—萨伐尔定律——小测验

-第三章稳恒磁场--WEEK6 作业

-3.4 磁场的高斯定理和安培环路定理

--3.4.1磁场的高斯定理

--3.4.2安培环路定理

--3.4.3第四节应用一

--3.4.4第四节应用二

--3.4.5第四节应用三

--3.4.6第四节应用四

--3.4.7第四节应用五

-3.4 磁场的高斯定理和安培环路定理——小测验

-3.5 磁场对载流导线的作用

--3.5.1安培力

--3.5.2安培力例一

--3.5.3安培力例二

--3.5.4安培力例三

--3.5.5电磁炮

--3.5.7磁力矩

--3.5.8磁力矩例题

-3.5 磁场对载流导线的作用——小测验

-3.6 磁场对运动电荷的作用

--3.6.1洛伦兹力

--3.6.2带电粒子在磁场中的运动

--3.6.3带电粒子在磁场中的运动（续）

--3.6.4霍尔效应

-3.6 磁场对运动电荷的作用——小测验

-第三章稳恒磁场--WEEK7 作业

-3.7 磁场中的磁介质

--3.7.1磁介质分类

--3.7.2磁介质的磁化

--3.7.3磁化强度磁化电流

--3.7.4磁化强度磁化电流（续）

--3.7.5 H的环路定理

--3.7.6 第七节例一

--3.7.7 第七节例二

--3.7.8 铁磁质

第四章电磁感应麦克斯韦方程组

-4.1 法拉第电磁感应定律

--4.1.1 法拉第电磁感应定律

--4.1.2 法拉第电磁感应定律例题

--4.1.3 楞次定律

-4.1 法拉第电磁感应定律——小测验

-4.2 动生电动势

--4.2.1 动生电动势定义

--4.2.2 动生电动势例题（一）

--4.2.3 动生电动势例题（二）

-4.2 动生电动势——小测验

-第四章电磁感应麦克斯韦方程组--WEEK8 作业

-4.3 感生电动势及感生电场

--4.3.1 感生电动势及感生电场

--4.3.2 感生电场的计算

--4.3.3 电子感应加速器

-4.3 感生电动势及感生电场——小测验

-4.4 感生电动势例题

--4.4.1 感生电动势例题（一）

--4.4.2 感生电动势例题（二）

-4.4 感生电动势例题——小测验

-4.5 涡电流及电磁阻尼

--4.5.1 法拉第电磁感应定律再讨论

--4.5.2 法拉第的主要成就

--4.5.3 涡电流及电磁阻力

-4.5 涡电流及电磁阻尼——小测验

-4.6 互感与自感

--4.6.1 自感、自感电动势、自感系数

--4.6.2 自感例题

--4.6.3 互感、互感电动势、互感系数及例题

-4.6 互感与自感——小测验

-第四章电磁感应麦克斯韦方程组--WEEK9 作业

-4.7 磁场的能量和能量密度

--4.7.1 磁场能量

--4.7.2 位移电流

-4.7 磁场的能量和能量密度——小测验

-4.8 麦克斯韦方程组电磁波

--4.8.1 普遍意义的安培环路定理

--4.8.2 电磁波

-4.8 麦克斯韦方程组电磁波——小测验

-第四章电磁感应麦克斯韦方程组--WEEK10 作业

1.4.1 电场线笔记与讨论

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