第1章-真空中的静电场2016

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1、1电磁学为什么学?电磁学是什么？如何演化？主要内容？考核方式？2电磁学的重要性基础方面：物质的电结构是物质的基本组成形式电磁作用是物质的基本作用之一电磁场是物质世界的重要组成部分电磁学是一门物理学基础学科，支撑其他学科。应用方面：能源发电机（第二次工业革命——电气化时代）通讯、导航定位电子器件与科技、控制技术…………生活与活动的任何场合电磁现象是自然界存在的一种极为普遍的现象。电磁学是研究电磁现象的产生及其规律的学问。电磁学是研究电荷、电流产生电场、磁场的规律，电磁场间的相互联系及对电荷、电流的作用，电磁场与物质的相互作用的科学。电磁学的研究范畴电荷（电流）电（磁）场；电场和磁场的

2、相互联系；电磁场对物质的各种作用和效应。电磁学的发展历史公元前~600：摩擦吸引物体磁石吸引物体，吸引、排斥~1600：吉尔伯特（英）：摩擦——验电针（检验作用）~1660：盖力克（德）：摩擦起电机制造电~1729：格雷（英）：导体、绝缘体分类运输电~1733：杜费（法）：电荷二元论：两种电荷（树脂电、玻璃电；同电排斥、异电吸引）~1745：穆欣布洛克（荷）：存储电方法——莱顿瓶存储电~1760：伯努利（荷）：猜测平方反比？~1747：富兰克林（美）：发现尖端放电现象电荷守恒律、电的一元流体理论~1766：普里斯特利（英）：金属容器内部没有电力，内表面无电荷（再次提示类似引力的平方

3、反比：物质球壳对壳内物体无作用）5~1773：卡文迪许（英）：推测电力与距离平方成反比（1879麦克斯韦整理）（检验导体球内表面电荷）~1785：库仑（法）：库仑定律（定量描述电荷间作用）~1811：泊松（法）：静电学解析理论~1780：伽伐尼（意）：观察到“生物电”~1799：伏打Volta（意）：制造出化学电池Cu-Zn~1822：塞贝克：温差电效应~1820：奥斯特（丹）：电流磁效应~1820：安培（法）：物质磁性的分子电流假说、毕奥-萨伐尔（法）：长直通电导线对磁极作用电流元间的相互作用——安培定律~1826：欧姆（德）：欧姆定律——电流与电压成正比~1848：基尔霍夫（德

4、）：复杂电路理论~1831：法拉第（英）：电磁感应现象、力线、场观点~1834：电解定律~1845：磁光效应，统一解释顺次、抗磁性~1856-1864：麦克斯韦（英）：涡旋电场、位移电流——电磁理论——电磁波——光是电磁波~1888：赫兹（德）：验证电磁波~1905：爱因斯坦（德）：狭义相对论(洛伦兹变换）——电力与磁力的统一电磁学的主要内容静电学静磁学电磁感应电磁理论场直流电路交流电路路基本的物理实在考评方法教科书《电磁学》叶邦角编参考书《电磁学》张玉民等编科学出版社《电磁学》赵凯华等编高教出版社《电磁学》贾起民等编高教出版社《电磁学》胡友秋等编高教出版社《伯克利教程》平时：30

5、％；期中：30％；期末：40％。教材与参考书第1章真空中的静电场本章讨论的内容主要限制在真空（无极化电荷）静止电荷（无运动）静电场的特性：有源性——Gauss定律无旋性——环路定理描述电场的方法：电场强度、电势两者间关系1.1电荷与库仑定律1.1.1电荷及电荷守恒I电荷的定义:摩擦起电吸引小物体！？电电荷带电体电量电现象——电荷；磁现象——电荷运动II电荷的特性种类：丝绸摩擦过的玻璃棒——正电；毛皮摩擦过的橡胶棒——负电本质：粒子的基本属性：电子(电荷、自旋，<10-18cm，无内部结构？）量子化：最小变化量为e,夸克-1/3e,+2/3e（质子、中子内部电荷分布）经典范围

6、内，作连续量处理电荷守恒:电孤立系统（微观：核反应；宏观均成立）电子是稳定的：半衰期>1021年，宇宙寿命1010年相对论不变性：e与运动无关。如电场中加速，原子中的电子。1.1.2Coulomb定律(1)背景(2)Coulomb定律点电荷:理想模型。突出电量及位置，忽略形状、大小、电荷分布等次要因素。（类似力学中质点）实际应用要求：当两带电体距离>>带电体尺寸18世纪中叶，定性观察电磁现象1785年，Coulomb发明扭秤（精度可测微克力）力与电量、距离的关系？真空中两点电荷间的作用力大小正比于两点电荷电量的乘积，反比于两点电荷间距离的平方；方向沿两点电荷的连线，同种电荷相互排斥

7、，异种电荷相互吸引。数学表述定律表述q1q2or12F12F21满足牛顿第三定律(3)几点说明静止参考系中成立。静止电荷对运动电荷的力仍可由库仑定律描述，反之不成立。库仑定律两特点:（1）有心力——环路定理——静电场无旋；（2）平方反比——Gauss定理——静电场为有源场精度：Fr2±1773年，卡文迪许<0.02；1879年，麦克斯韦<5x10-51936年，采用灵敏静电计，<2x10-9；1971年，<(2.73.1)x10-16理论上，=0和光子