大学物理讲义(下).ppt

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1、大学物理A(下)主讲教师程庆华开课单位物理科学与技术学院第五版教材下册（58+机动2）内容章节课时电磁学34+6第九章14+2第十章12+2第十一章8+2狭义相对论4第十四章4量子物理8第十五章8固体物理4+2第十六章4+2教学计划《电磁学》绪论电磁学是研究电磁运动的一门科学。电荷和电场基本关系电流和磁场电荷和电流电场和磁场二条基本假设三个实验基础麦克斯韦方程组库仑定律毕奥—萨伐尔定律法拉第电磁感应定律感生电场位移电流第9章静电场图为1930年E.O.劳伦斯制成的世界上第一台回旋加速器9-0教学基本要求一掌握描述静电场的两个基本物理量——电场强度和

2、电势的概念，理解电场强度是矢量点函数，而电势V则是标量点函数.二理解静电场的两条基本定理——高斯定理和环路定理，明确认识静电场是有源场和保守场.三掌握用点电荷的电场强度和叠加原理以及高斯定理求解带电系统电场强度的方法.9-0教学基本要求四掌握静电平衡的条件，掌握导体处于静电平衡时的电荷、电势、电场分布.五理解电场能量密度的概念，掌握电场能量的计算.六了解电介质的极化机理，掌握电位移矢量和电场强度的关系.理解电介质中的高斯定理，并会用它来计算电介质中对称电场的电场强度.一.电荷1.正负性2.量子性盖尔—曼提出夸克模型:3.守恒性在一个孤立系统中总电荷

3、量是不变的。即在任何时刻系统中的正电荷与负电荷的代数和保持不变，这称为电荷守恒定律。4.相对论不变性电荷的电量与它的运动状态无关9.1电荷库仑定律二.库仑定律1.点电荷(一种理想模型)当带电体的大小、形状与带电体间的距离相比可以忽略时,就可把带电体视为一个带电的几何点。2.库仑定律处在静止状态的两个点电荷，在真空（空气）中的相互作用力的大小，与每个点电荷的电量成正比，与两个点电荷间距离的平方成反比，作用力的方向沿着两个点电荷的连线。电荷q1对q2的作用力F219.1电荷库仑定律电荷q2对q1的作用力F12真空中的电容率（介电常数）讨论：(1)库仑定

4、律适用于真空中的点电荷；(2)库仑力满足牛顿第三定律；(3)一般9.1电荷库仑定律三.电场力的叠加q3受的力：对n个点电荷：对电荷连续分布的带电体Qr9.1电荷库仑定律已知两杆电荷线密度为，长度为L，相距L解例两带电直杆间的电场力。求L3L2LxO一.静电场后来:法拉第提出场的概念早期：电磁理论是超距作用理论电场的特点(1)对位于其中的带电体有力的作用(2)带电体在电场中运动,电场力要作功二.电场强度检验电荷带电量足够小点电荷场源电荷产生电场的电荷==在电场中任一位置处：9.2静电场电场强度电场中某点的电场强度的大小等于单位电荷在该点受力的

5、大小，其方向为正电荷在该点受力的方向。三.电场强度叠加原理点电荷的电场定义：点电荷系的电场点电荷系在某点P产生的电场强度等于各点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。这称为电场强度叠加原理。连续分布带电体:线密度:面密度:体密度P求电偶极子在延长线上和中垂线上一点产生的电场强度。解例OxP令：电偶极矩Pr在中垂线上PxyO它在空间一点P产生的电场强度（P点到杆的垂直距离为a)解dqr由图上的几何关系21例长为L的均匀带电直杆，电荷线密度为求a(1)a>>L杆可以看成点电荷讨论(2)无限长直导线PxyOdqr21a圆环轴线上任一点

6、P的电场强度RP解dqOxr例半径为R的均匀带电细圆环，带电量为q求圆环上电荷分布关于x轴对称(1)当x=0（即P点在圆环中心处）时，(2)当x>>R时可以把带电圆环视为一个点电荷讨论RPdqOxr面密度为的圆板在轴线上任一点的电场强度解PrxO例R(1)当R>>x，圆板可视为无限大薄板(2)E1E1E1E2E2E2(3)补偿法pxO讨论Ox圆环对杆的作用力qL解R例已知圆环带电量为q，杆的线密度为，长为L求圆环在dq处产生的电场例解相对于O点的力矩(1)力偶矩最大力偶矩为零(电偶极子处于稳定平衡)(2)(3)力偶矩为零(电偶极子处于非稳定

7、平衡)求电偶极子在均匀电场中受到的力偶矩。讨论O场强方向沿电力线切线方向，场强大小决定电力线的疏密。电场线是非闭合曲线，不相交。起始于正电荷(或无穷远处)，终止于负电荷(或无穷远处)。dN一.电场线（电力线）9.3电通量高斯定理二.电通量在电场中穿过任意曲面S的电场线条数称为穿过该面的电通量。1.均匀场中定义2.非均匀场中dSEn非闭合曲面凸为正，凹为负闭合曲面向外为正，向内为负(2)电通量是代数量为正为负对闭合曲面方向的规定：(1)讨论三.高斯定理取任意闭合曲面时以点电荷为例建立e——q关系:结论:e与曲面的形状及q在曲面内的位置无关。

8、取球对称闭合曲面-q+q+qS+qS1S2q在曲面外时：当存在多个电荷时：q1q2q3q4q5是所有电荷产生的，e