中科大电磁学ppt 第一章

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1、电磁学与电动力学胡友秋程福臻叶邦角著[上册]自我介绍单位：近代物理系姓名：万树德电话：3607715(O)3660269(h)电子邮箱：wansd@ustc.edu.cn考试成绩由三部分组成１、期中考试（电学部分）：40分２、期终考试（磁学部分）：40分３、平时成绩：20分电磁学课程每年都要举办全校性的小论文竞赛，每系（每个课堂）推选一名参赛，评出一二三等奖，给予相应的物质奖励，并发证书。为鼓励大家眷写论文，给眷写论文的同学适当地加分，一般不超过10分。大学的普通物理课程是系统的，全面的，深入地介绍有

2、关知识。在理论上的严密性；应用高等数学工具；与现代的科学研究接轨；全面理解学科的发展过程。我送大家一句话我们不知道我们将来怎样或有什么成就，但我们每时每刻都致力于为取得成就而作准备。学习内容稳定电场：静电场、静电场中的导体和电介质、静电能。稳定磁场：稳恒电流、稳恒磁场、磁场与物质相互作用、磁能。变化电磁场：电磁感应、交流电。麦克斯韦方程组第1章真空中的静电场1.1电荷守恒1.2库仑定律1.3叠加原理1.4电场强度1.5高斯定理1.6环路定理1.7电势目录第1章真空中的静电场静电现象：雷电手扶金属楼梯扶

3、手时经常会有被电击的感觉在脱衣服时，经常会有针扎屁股的感觉当你靠近电视屏时感到手上的汗毛会树立用塑料梳子梳头时，会发出噼啪乱响的声音1.1电荷守恒一切电磁现象都源于物质具有电荷的属性。电现象起源于电荷。磁现象起源于电荷运动。什么是电荷？下面就要回答这个问题电荷具有哪些特性？电荷是一些粒子的基本属性，如电子、质子、μ子、π介子等自然界不存在不依附于任何物体的“单独电荷”。电荷有两种：正电荷、负电荷电荷的性质１电荷（电量）是量子化的e=1.6×10-19c电荷的性质2电荷（电量）是守恒的电荷守恒有十分深刻

4、的根源，或许电荷的量子性直接导致电荷守恒。有人声称找到了分数电荷的证据，但没有得到大家的认可。这一课题至今仍然吸引着科学家们的注意。一个孤立体系，没有任何物质出入该体系的边界，该体系内的电荷守恒。意义：体系内总电荷不变∑q=常数（0；±me；±ne），这就是电荷守恒定律但在体系内部允许有：物质交换、化学反应、核反应—裂变或聚变、电荷搬运等电荷守恒定律表述：电荷守恒定律另一种表述：孤立体系中的电荷的改变量等于流入体系边界的静电荷量值得指出的是，现代物理学发现了大量有关基本粒子相互转化的事实。电子e-和正

5、电子e+对撞湮灭，产生两个光子γ；相反高能光子γ转化为正负电子对e+e-，即：又如，中子n衰变为质子p+、电子e-和反中微子；介子π0衰变为正负电子e+e-对和光子γ反应物、生成物总电荷不变，电荷守恒电荷的性质3电荷（电量）还是相对论不变量物体的质量、尺度随运动速度不同而改变，电荷电量与速度无关电荷的性质４电荷对称性每种带电的基本粒子，必然存在与之对应的、带等量异号电荷的另一种基本粒子---反粒子。电子和反电子；质子和反质子；π介子和反π介子库仑扭秤示意图1785年,法国物理学家库仑利用库仑扭秤研究

6、了静止的两个点电荷之间的作用力，得出了著名的库仑定律。同学们能不能再提出一个测量库仑力的实验方案？尤其Q1Q2为异号电荷时是无法正确测出它们间的引力1.2.1库仑扭秤实验1.2库仑定律在真空中两个静止点电荷之间的作用力与它们所带电量乘积成正比，与它们之间的距离平方成反比，作用力的方向沿它们的连线，同性电荷为斥力，异性电荷为吸力这就是库仑定律文字表述形式1.2.2库仑定律q2对q1的作用力q1对q2的作用力这就是库仑定律的两个数学表达式，显然是一对作用力与反作用力—满足牛顿第三定律如果两个点电荷为同性电

7、荷，即q1q2同为正值或同为负值，和指向它们远离的方向，为斥力。如果两个点电荷为异性电荷，即q1q2一个为正值另一个为负值，和指向它们拉近的方向，为引力。那末所以，库仑定律数学表达式为库仑定律是电学中的基本定律，是整个静电学的基础。记忆方法：库仑力与电量乘积成正比，距离平方成反比，比例系数为：k。与万有引力定律比较1.3叠加原理1.3.1叠加原理的数学表达点电荷qo，位于，受位于、、、处，q1、q2…qn，n个点电荷的静电力点电荷q0位于，受体电荷的静电力带电体v内在处，取元体积∆v，带电量为∆q，体

8、电荷密度：1.3.2带电体系对静止点电荷的作用力体密度微分形式：则dq可视为点电荷，对点电荷q0静电力为：因此连续分布的体电荷V，对位于处的点电荷q0的静电力：点电荷q0位于处，受面电荷的静电力：带电面S内处，元面积∆S，带电量为∆q，面电荷密度或---点电荷dq对q0的静电力：连续分布在S上的面电荷对q0的静电力：点电荷q0位于处，受线电荷的静电力：线电荷密度---点电荷dq对q0的静电力：连续分布在L上的电荷对q0的静电力体电荷与体电荷间的静电力。显