大学物理电磁学课件.ppt

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1、第二篇电磁学电磁相互作用及其运动规律电磁学(electromagnetics)研究对象电磁学静电场恒定磁场变化中的电磁场主要特点：研究对象不再是分离的实物，而是连续分布的场，用空间函数(如等)描述其性质。2021/7/27带电物体周围的电场如何分布？有什么规律？曲线意义何在？与它带电的多少有关与物体电荷的分布有关人体内为什么有此图？2021/7/27第6章电荷与电场主要任务：研究相对于观察者静止的电荷在空间激发的电场——静电场(electrostaticfield)的规律。§6-1库仑定律与电场强度一、电荷的量子性电荷(electriccharge):物质所带的电，它是物质的固

2、有属性。自然界中存在着两种不同性质的电荷，一种称为正电荷，另一种称为负电荷。电荷的基本性质：电荷与电荷之间存在相互作用力，同性相斥；异性相吸。2021/7/27电量(electricquantity)：带电体所带电荷的量值，一般用q表示，在SI制中，其单位为库仑(C)。基本电荷量：n=1,2,3,…电荷量子化：电荷守恒定律：在一个孤立的带电系统中，无论发生什么变化，系统所具有的正负电荷电量的代数和保持不变。电荷的运动不变性：一个电荷的电荷量与它的运动状态无关，即系统所带电荷量与参考系的选取无关。2021/7/27二、库仑定律2.库仑定律(Coulomb’slaw):真空中两静止

3、点电荷之间的作用力与它们的电量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。0:真空中介电常数(真空中电容率)1.点电荷(理想模型)：带电体的大小和带电体之间的距离相比很小时，就可看作点电荷。(忽略其形状和大小)2021/7/273.静电力叠加原理Qr两点电荷间相互作用力不因其它电荷的存在而改变。点电荷系对某点电荷的作用等于系内各点电荷单独存在时对该电荷作用的矢量和。适用范围:目前认为在10-15m~107m范围均成立。对连续分布带电体，选取电荷元(elementarycharge)dq,应用库仑定律2021/7/27例6-1.已知两带电细杆电荷线密度均为、长度为L，相距L。求

4、两带电直杆间的电场力。解:建立如图所示坐标系在左、右两杆上分别选电荷元L3L2LxO2021/7/27三、电场与电场强度法国笛卡尔：力靠充满空间的“以太”的涡旋运动和弹性形变传递。18世纪：力的超距作用思想风行欧洲大陆。英国法拉第：探索电磁力传递机制,由电极化现象和磁化现象提出“场”的概念。电荷电场电荷19世纪：英国麦克斯韦建立电磁场方程，定量描述场的性质和场运动规律。1.“场”的提出17世纪：英国牛顿：力可以通过一无所有的空间以无穷大速率传递，关键是归纳力的数学形式而不必探求力传递机制。2021/7/27场的物质性体现在：给电场中的带电体施以力的作用,表明电场具有动量。当

5、带电体在电场中移动时，电场力作功。表明电场具有能量。电场(electricfield)：电荷周围存在着的一种特殊物质。电场与实物的比较：共同点：(1)都是客观存在的,是可知的；(2)与实物的多样性一样，场的存在形式也是多样的；(3)在场内进行的物理过程也遵循质量守恒、能量守恒、动量守恒和角动量守恒等规律；(4)场也不能创生、不能消灭，只能由一种形式转变为另一种形式。2021/7/27电场与实物的区别：(1)实物质量密度大(~1000kg/m3),场质量密度很小(~10-23kg/m3)，无静止质量；(2)实物不能达到光速，场则以光速传播；(3)实物受力产生加速度，场则不能被加速

6、；(4)实物具有不可入性，以空间间断形式存在，可以作参考系；场具有可入性，以连续形式存在，具有可叠加性，不能作为参考系。联系--实物周围存在相关的场，场传递实物间的相互作用，场和实物可以相互转化。现代物理认为场是更基本的，粒子只是场处于激发态的表现。2021/7/272.电场强度(electricfieldintensity)基本事实：1)在电场的不同点上放同样的正试验电荷q0电场中各处的力学性质不同。2)在电场的同一点上放不同的试验电荷结论：定义为电场强度略去对场源电荷分布的影响场源电荷:产生电场的点电荷、点电荷系、或带电体。试验电荷:电量足够小的点电荷与场点对应QF3F1F

7、22021/7/27定义大小：等于单位试验电荷在该点所受电场力单位：NC-1或Vm-1方向：与受力方向相同讨论：反映电场本身的性质,与试验电荷无关。电场强度是点函数静电场均匀电场：电场强度在某一区域内，大小、方向都相同。电场中电荷受力：2021/7/27四、场强叠加原理由静电场力叠加原理场强叠加原理：点电荷系电场中某点总场强等于各点电荷单独存在时在该点产生的场强矢量和F3F2F1FPq0q1q2q3qnFn静电场为空间矢量函数研究静电场即对各种场源电荷求其分布2021/7/27五