第7章 静止电荷的电场-1

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1、可逆过程与准静态过程准静态过程：在过程进行的每一瞬间，系统都接近于平衡状态，以致在任意选取的短时间dt内，状态参量在整个系统的各部分都有确定的值，整个过程可以看成是由一系列极接近平衡的状态所构成，这种过程称为准静态过程。可逆过程：系统按原路径返回到初始状态，对环境的影响也必须同时消除。可逆过程特点：（1）状态变化时推动力与阻力相差无限小，系统与环境始终无限接近于平衡态；（2）过程中的任何一个中间态都可以从正、逆两个方向到达；（3）系统变化一个循环后，系统和环境均恢复原态，变化过程中无任何耗散效应SUNYAT-SENUNIVERSITY

2、二向重演性：正过程定下一条轨迹，可以使逆过程在同一轨道上返回，即逆过程是正过程在逆方向上的重演。当且仅当{具有二向重演性（而无耗散效应）的准静态过程}={可逆过程}可见，{准静态过程}≠{可逆过程}1.“准静态过程”是速率无限慢（时间无限长）的过程。2.“可逆过程”是速率无限慢（时间无限长）且具有二向重演性的过程。3.不具有二向重演性的“准静态过程”仍然是“不可逆过程”。“无耗散效应”的实质就是“没有‘功转化为热’的结果”。SUNYAT-SENUNIVERSITY可逆过程与卡诺循环循环过程：系统由某一状态出发，经过任意的一系列过程，最

3、后回到原来状态的过程。可逆过程：系统由某一初状态出发到达末状态，如果存在逆向过程，系统由末状态回到初状态，而且同时消除原来的过程对外界的一切影响。可逆循环：循环中的各过程均为可逆过程。SUNYAT-SENUNIVERSITY为什么卡诺循环是可逆循环？理想的卡诺循环不考虑摩擦，而无摩擦的准静态过程是可逆的，系统可以沿着与原来过程相反的过程进行，一步步地消除原来过程所造成的对外界的影响。因此，理想的卡诺循环是可逆的。实际上，一切与热有关的过程都是不可逆的，可逆过程只是实际过程的一种在某种精确度上的极限情形，可以接近但是不能实现。所以，卡诺

4、循环与“热传导和热功转换都是不可逆过程的标志”可以相容。可逆循环不止卡诺循环一种（比如你把若干个卡诺循环叠加在一起还是可逆循环，但不是卡诺循环）但是所有的可逆循环的效率都是一样的PV图上一条图线描述什么过程？SUNYAT-SENUNIVERSITY熵是孤立系统的无序度的量度；熵是态函数，当始末两平衡态确定后，系统的熵变也是确定的,与过程无关。因此,可在两平衡态之间假设任一可逆过程，从而可计算熵变。BdQ△S=SB–SA=∫可逆ATSUNYAT-SENUNIVERSITY第7章静止电荷的电场•7-1物质的电结构库仑定律•7-2静电场电场

5、强度•7-3静电场的高斯定理•7-4静电场的环路定理电势•7-5电场强度与电势梯度的关系•7-6静电场中的导体•7-7电容器的电容•7-8静电场中的电介质•7-9有电介质时的高斯定理电位移•7-10静电场的能量前言物理学的第二次大综合是从电磁学开始的，电磁运动是物质的又一种基本运动形式，电磁相互作用是自然界已知的四种基本相互作用之一。运动电荷将同时激发电场和磁场，电场和磁场是相互关联的。电磁学的研究对象：由电荷产生的电磁场的运动规律及电磁场与其他物质之间相互作用的规律。静电场—由静止电荷产生电磁学稳恒磁场—由运动电荷产生的稳恒电流形

6、成电磁场—由变化的电场和变化的磁场形成电磁学―历史上：科技发展的支柱。21世纪：高新技术发展的基石电能是应用最广泛的能源；电磁波的传播实现了信息传递；SUNYAT-SENUNIVERSITY电磁学与工程技术(发电机、电动机、无线电技术)各个领域有十分密切的联系；电磁学的研究在理论方面也很重要。奥斯特的发现：电流的磁效应，安培发现电流与电流间的相互作用规律；法拉第的电磁感应定律：电磁一体；麦克斯韦电磁场统一理论（19世纪中叶）；赫兹在实验中证实电磁波的存在，光是电磁波。静电场(ElectrostaticField):静止电荷产生

7、的电场。由于电荷相对于惯性参考系静止时，电荷在此惯性参考系中就只激发电场，而无磁场。SUNYAT-SENUNIVERSITY§电荷1、电荷的概念在国内外有关《电磁学》的教科书上，对电荷有几种不同的解释。常见的定义有三种：电荷是指带电体的一种属性；电荷是指带电体上所带的电量，是电量的同义语；在有些情况下，电荷是指带电体（粒子）。例如：运动电荷、静止电荷和自由电荷等。上述三种定义均有其局限性。电荷：是物质固有的一种基本属性。同质量的物质性一样。质量物体的引力相互作用本领电荷物体的电相互作用本领电量：物体所具有的净电荷。有净电荷的

8、物体称为带电体。自然界只存在2种电荷：“正”电荷和“负”电荷。电荷具备的性质：同性相斥、异性相吸。SUNYAT-SENUNIVERSITY2、电荷的量子化(ChargeQuantization)量子化：某物理量的值不是连