电磁学——1静电场A

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1、研究对象研究方法牛顿定律数学工具:代数,微积分物理模型回顾力学研究对象：分析物体受力（原因）及在力的作用下的运动（包括位置、速度、加速度等运动学量）（结果）。研究方法：选参照系，建立坐标系，分析受力，列牛顿方程（微分方程，积分方程），初始条件，解方程。物理模型：质点，刚体，流体，……在具体的坐标系中，位置、速度、加速度的描述•直角坐标系特点：单位矢量的方向不随时间变化。极坐标系处理平面曲线运动方便特点：单位矢量的方向随时间变化。自然坐标系速度矢量沿轨道的切线方向。定义单位矢量：沿轨道切线方向、并指向轨道延伸方向；沿轨道法线方向、并指向曲线凹侧。特点：单位矢量　　的方向随轨道形状的变化而

2、变化。沿轨道的切向、法向　建立内禀方程。由此可算出约束反力Rn如果质点被限制在确定的平面轨道　上运动，可选择自然坐标系。电磁学意义四种基本相互作用力电磁力引力强力弱力内容：一.静电场及基本性质二.稳恒电流的电场、磁场及基本性质三.电磁感应现象及规律四.Maxwell电磁场方程组1.电磁场的统一性物质性相对性2.电磁场量的相对论变换*五.引力场思路：实验规律场的性质场与物质的相互作用第一章静电场Electrostaticfield§1静电的基本现象和规律电荷正电荷负电荷测量电量验电器（定性测量）静电计（定量测量）电荷的性质：1）同性相斥，异性相吸；2）电荷量子化(chargequanti

3、zation)；1906-1917年，密立根用液滴法首先从实验上证明了，微小粒子带电量的变化不连续。3)电量是相对论不变量4)电荷守恒定律(lawofconservationofcharge)电荷守恒定律的表述：在一个和外界没有电荷交换的系统内，正负电荷的代数和在任何物理过程中保持不变。电荷守恒定律是基本的物理学定律。物质导体绝缘体半导体:导电能力介于导体与绝缘体之间，且对温度、光照、杂质、压力、电磁场等外加条件极为敏感物质的电结构：电子(-e)原子核物质分子原子质子(+e)中子带电方式摩擦起电电感应传导带电方式摩擦起电电感应传导二.库仑定律(CoulombLaw)1784-1785年

4、，扭秤实验1.库仑定律在真空中，两个静止点电荷之间的相互作用力的大小：与它们电量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比；作用力的方向：沿着它们的联线，同号电荷相斥，异号电荷相吸。大小:方向:从点电荷1指向点电荷2方向:2.K的取值一般情况下,确定K值的方式有两种：1)如果在关系式中，其它物理量的单位已经确定，那么只能由实验来确定K值K是具有量纲的量如万有引力定律中的引力常量G就是有量纲的量2)如果关系式中还有别的物理量尚未确定单位,则可令K=1(如牛顿第二定律中的K)在库仑定律中1)选国际单位制（MKSA）,2)选高斯制（CGSE或e.s.u.）,电量的单位尚未确定,令K=1,那么

5、:定义电量的单位：如果导线中载有1A的恒定电流，则在1s内通过导线横截面的电量为1C。真空介电常量真空电容率比例系数2)选高斯制（CGSE或e.s.u.）,电量的单位尚未确定,令K=1,那么:三.库仑力的性质1)叠加原理:2)施力物体,受力物体施力受力?1)基本实验规律适用范围宏观→微观2)点电荷理想模型讨论例题:§2电场电场强度电磁力是怎样传递的?一.电场(electricfield)电荷周围存在电场。1.电场的基本性质1)任何电荷在自己周围的空间激发电场，电场对处在空间的其他电荷都有作用力，称为电场力。2)电场力对移动电荷作功接触力非接触力，例：电磁力（库仑力），重力，万有引力力2

6、.静电场相对于观察者静止的电荷产生的电场,是电磁场的一种特殊形式研究静电场的方法、途径？二.电场强度(electricfieldstrength)空间带电体，电量为试探电荷电量充分地小线度足够地小试探电荷放在电场中P点，试探电荷受力为实验表明：在确定场点P，比值与试探电荷无关定义电场强度电场强度是描述电场中各点电场强弱的物理量讨论国际单位制或4）点电荷受到电场力2）矢量场3）量纲1）凡是有电荷的地方，四周就存在电场。即：任何电荷都在自己周围的空间激发电场，而电场对处在其中的任何其他电荷都有作用力，称为电场力。所以，电荷与电荷之间是通过电场发生相互作用的。三.电场强度的计算1.点电荷周围

7、的场强1)球对称由库仑定律由场强定义讨论2)从源电荷指向场点3)场强方向正电荷受力方向那么例1电偶极子的场电荷分布:一对等量异号电荷相距例1电偶极子的场电荷分布:一对等量异号电荷相距若>>从电荷连线的中点向场点P作位矢,则这一对等量异号电荷称为电偶极子(electricdipole)电偶极矩(electricmoment)电场力是矢量,符合矢量叠加原理.讨论特殊情况:1)连线上，正电荷右侧一点P的场强2)垂直连线上的一点2.场强叠加原理如果带电