大学物理电磁学课件.pdf

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1、电磁学研究电磁现象的规律以及物质的电学和磁学性质的科学。第八章静电场学习第九章恒定磁场内第十章电磁感应容第十一章麦克斯韦方程组数学工具（非常重要）:微积分、矢量分析；1电磁学部分参考教材：《大学物理学》马文蔚等编高教出版社《大学物理学》吴百诗等编高教出版社《普通物理学》程守洙等编高教出版社《大学基础物理学》张三慧编清华大学出版社《电磁学》粱灿彬等编高教出版社《大学物理》-农林院校必修课考试辅导丛书贾贵儒等编高教出版社《大学物理学习题讨论课指导》沈慧君等编清华大学出版社2第八章静电场(电磁学基础）8-1电荷守恒定律电荷的量子化8-2库仑定律8-3电场电场强度8-4静电场的高斯定理8-5

2、静电场的环路定理电势8-6电场场强与电势梯度（只讲）8-7静电场中的导体8-8电容器、电容8-9静电场中的电介质(只讲）8-10有电介质时的高斯定理电位移(只讲）8-11静电场的能量3本章主要内容：●两个物理量：场强、电势●一个定律：库仑定律●一个原理：电场强度叠加原理（静电场4个实验事实：存在两种电荷；电荷守恒；库伦定律；叠加原理）●两个定理：高斯定理、环路定理48－1电荷守恒定律电荷的量子化一.电荷守恒定律、电荷的量子化自然界中只存在正、负两种电荷在一个孤立系统内，正负电荷的代数和在任何物理过程中保持不变。-----电荷守恒定律任何带电体所带的电量都是某个基本电量的整数倍-19单

3、个电子或质子电量绝对值ee=1.602×10C带电体电量q=ne,n=1,2,3,...---电荷的量子化效应典型实验：(1906-1917)美国实验物理学家密立根液滴实验电荷的量子化效应：-----近代物理中一个普遍的规则近代物理在理论上预言：强子（中子和质子等）是由若干种夸克或反夸克组成，夸克电量＝±(1/3)e或±(2/3)e。然而至今尚未在实验中发现单独存在的夸克当物体带电量较多时，如宏观带电体，电说明量可以按连续量处理。相对论不变性68－2库仑定律库仑(Charlse-AugustindeCoulomb1736-1806)，法国工程师、物理学家。1736年6月14日生于法

4、国昂古莱姆。1806年8月23日在巴黎逝世。早年就读于美西也尔工程学校。离开学校后，进入皇家军事工程队当工程师。法国大革命时期，库仑辞去一切职务，到布卢瓦致力于科学研究。法皇执政统治期间，回到巴黎成为新建的研究院成员。7一.库仑定律（1785年）-----适用于真空中静止点电荷q1q2方向沿着两个点电荷连线F2r同号相斥,异号相吸.点电荷（理想模型）:lrll<

5、8.854210CNm01qq12Fe122124r01291qq12Fe122124r012讨论：正负电荷对力的方向的影响e12F21F12斥力q0q012q10q20同号FF2112引力q0q012q10q20异号10二.静电力（库仑力）的叠加原理★离散状态★连续分布NFdF实验FFii1其中qdq0其中qqdF3r0F0ir4rii30004r00iFF2r10qq10F1r20q211该题上课未讲，大家可以自己体会一下！例1、在氢原子中，电子与质子的距离为5.3×10-11

6、米，试求静电引力及万有引力，并比较这两个力的数量关系。注：电子的直径是10^-15m数量级质子的直径约为10^-16m数量级解：由于电子与质子之间距离约为它们自身直径的105倍，因而可将电子、质子看成点电荷。12●电子与质子之间静电力（库仑力）为吸引力228(N)Fe4R8.210E0●电子与质子之间的万有引力为247FGmMR3.610(N)G●所以库仑力与万有引力数值之比为39FF2.310EG考虑带电粒子间的相互作用力时,可忽略万有引力。13问题：静电力发生在两个互不接触的物体之间，静电力是怎样传递的呢？观点1:静电力是“超距作用”－－不需要媒介，也不需

7、要传递时间就能立即作用于相隔一定距离的物体上观点2:静电力是“近距离作用”，它是通过充满空间的弹性介质“以太”来传递的，且需要时间148-3电场电场强度一.电场产生电场EA作用电荷A电荷B作用电场E产生B对电荷施加作用力★对外表现：电场力对电荷作功电场力法—引入场强E★研究方法：能法—引入电势u15二.电场强度—描述电场的基本物理量q+0试验电荷(线度足够小场源电量足够小)电荷FEq0单位：N或VCm16FEq01.E和试验电荷的大小无关