清华大学普通物理课件.pdf

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1、本学期内容•电磁学上课44学时放假2学时、期中考试2学时•相对论上课14学时放假2学时•成绩期中(40%)、期末考试(40%)；完全闭卷考试讨论课（6-8次）成绩（10%）平时成绩（10%）教材与参考书•教材《电磁学讲义》刘凤英等•参考书–《电磁学与电动力学（上册）》胡友秋、程福臻、叶邦角著，科学出版社–《物理学基础》哈里德等著，张三慧李椿等译，机械工业出版社–新概念物理教程《电磁学》（第二版）赵凯华陈熙谋著，高等教育出版社–《费恩曼物理学讲义》（第1、2卷），费恩曼等著，李洪芳等译，上海科技出版社姓名手机

2、办公室电话班级万林焱15210580389刘卿楼80289379工物30范荆洲13718117047刘卿楼80181313工物31刘毅冰18810645957理科楼工物32安刘攀15210580379刘卿楼80289379核31夏凌昊15901004996理科楼A221核32工物33及其曹高清15120000861理科楼A33272694他1.3电磁学高原宁刘凤英gaoyn@mail.tsinghua.edu.cn刘卿楼8052014年春季学期4▲电磁学研究的是电磁现象的基本概念和基本规律：•电荷、电流产生电场和磁场的规

3、律；•电场和磁场的相互联系；•电磁场对电荷、电流的作用；•电磁场对物质的各种效应。四种基本相互作用中对电磁相互作用认识最深入通过电磁场说明：场的基本性质；基本特征；研究场的基本方法。5▲处理电磁学问题的基本观点和方法•观点：电磁作用是“场”的作用（近距作用）•对象：弥散于空间的电磁场，着眼于场的分布归纳•方法：基本实验规律综合的普遍规律假设（特殊）（一般）电动力学量子电动力学电磁学场论量子场论6数学基础：矢量（1）标量：仅需用一个数字来表示其大小的量，如质量、电荷、密度等。矢量：除大小外还具有一定的方向，如力、速度、加速

4、度等。z直角坐标系中的矢量：yrr（正交）基矢：xˆ,ˆy,zˆzrycosOr方向余弦：cosrrxxyyOrcosxxrrxyˆrˆrrxˆrˆyrzˆxyxyzrcosxyˆrsinˆrcosxˆrcosˆyrcoszˆ7数学基础：矢量（2）矢量的模:?=?=??+??+??????单位矢量:?=?矢量的合成与分解：平行四边形法则，三角形法则????或者??????????多边形法则????+????+??+??当多个矢量叠加时，将各矢量首尾???相连，从矢量的始端至

5、末矢量的末?=??端引一条有向线段，即为合矢量。?=?8数学基础：矢量（3）矢量的和与点积：?+?=?+??⋅?=??cos?=????+????+????矢量的叉积：???=?×?,?=??sin???方向垂直于?与?所在的平面。矢量函数的导数：???????????=?+?+?????????矢量函数的积分：?=??+??+???⋅??=????+????+?????????=???+???+????⋅??=(????+????+????)??9第1章真空中的静电场1.1电荷守恒定律和库仑定律1.2电场和电场强度1.

6、3高斯定理注意：本章所有讨论的问题都是指电荷相对1.4环路定理观察者静止或非常缓慢地运动。10电荷守恒1、电荷只有正、负两种电磁现象归因于电荷及其运动2、电荷是量子化（分立）的基本电荷e=1.60217733(49)10-19C密立根（R.A.Millikan）带电油滴实验（19061917,1923年诺贝尔物理奖）夸克（quark）带分数电荷e/3和2e/3盖尔曼提出夸克模型（1929-至今，1969年诺贝尔物理奖），但实验尚未发现自由夸克（夸克囚禁）113、电荷对称性：正负电子、正反质子…4、电荷守恒：在宏观

7、和微观上,电荷总量守恒。5、电荷是一个“洛仑兹不变量”：带电粒子的电量在不同惯性系中保持不变例如：其中两个质子运动状况相差很大，质子动量：pHepHH2He2但H与He都精确电中性！2121.2库仑定律真空中的两静止（或低速）点电荷间的作用力为F01rrr1001rq11F10q????Or0????0???=?????=??????????????=−???k=1/40=8.9880109N·m2/C29109N·m2/C20—真空介电常数=8.8510-12C2/N·m213库仑定律(相应两种形

8、式)第一种：国际单位制（MKSA）?=?×??????/??第二种：高斯单位制（CGSE）电量的单位尚未确定令k=1?????=q的单位CGSE(q)??141、适用对象点电荷，带电体尺度<