库仑定律静电场电子教案.ppt

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1、库仑定律静电场(一)物理学的研究对象物理：研究物质、能量及其相互作用的学科23thIUPAP(物理与应用物理国际联合会，1999.3.16—21)▲空间尺度：宇宙(150亿光年)－夸克(10－20m)▲时间跨度：150亿年－10-27s(硬射线周期)▲速率范围：0(静止)－3×108m/s(光速)夸克Max<9K表面：107引力电磁力强力弱力固体液晶液体气体等离子体温度层展现象温度时间10-44s10-36s10-10s1s1010y105y时空起源轻元素起源（D、Li、He核）星体起源现在电弱相变弱作用电磁宇宙的演化暴涨105

2、0/10-32s引力强作用电弱1032K1028K1015K1010K3500K3K(二)物理学与技术▲第三次世界物理学会(Berlin2000)：物理学是我们认识世界的基础，是其他科学和绝大部分技术发展的直接或不可缺少的基础，物理学曾经是、现在是、将来也是全球技术和经济发展的主要驱动力。▲物理-技术发展的两种模式：技术－物理－技术(第一次工业革命)物理－技术－物理(电气化进程)★信息技术的硬件部分几乎都以物理学成果为基础：20世纪的例子：爱因斯坦受激辐射理论（1917）★物理第一台激光器诞生（1960）技术现代光学物理量子力学F

3、ermi—Dirac统计固体能带理论（1920s）物理晶体管(1947)集成电路(1962)大规模集成电路（1970s后期）技术介观物理物理▲工程技术“知识之树”电气工程电力电子自动控制(三)大学物理学的学习▲为学习其它学科建立基础理论▲提高科学素质和能力，以适应高新技术和市场经济的发展(转产,转行)★物理素质的体现：（1）能从物理本质上对工程技术问题作出判断（2）能运用物理学的思想、观点、规律和方法于工程技术的实际问题中（3）能将物理学的新成果引入到工程技术中学习目的名家之言他一定会更好适应进步和变化。▲A.爱因斯坦：发展独

4、立思考和独立创新的一般能力,应当始终放在首位,而不应当把知识放在首位。如果一个人掌握了他的学科的基础理论,并且学会了独立思考与工作,他必定会找到自己的道路。而且比起那些主要以获取细节知识为其训练内容的人来,（如何学习）如何区别真伪和科学是一种方法。它教导我们：一些事物是怎样被了解的，▲R.P.费曼：什么事情是已知的，现在了解到什么程度，如何对待疑问和不确定性，证据服从什么法则；如何思考事物，做出判断，表面现象。（如何工作）记好笔记，高质量按时完成作业重视预习和复习，主动培养自学能力学习方法悟物穷理，想当然处问为什么，知其然更知其所

5、以然，建立自己的物理图象。你听过的大多会忘记，你看过的能记住一些，只有你做过的才能真正理解(四)课程结构电磁学(27)相对论＋量子物理传统计算机：操纵电子状态控制电荷分布及运动量子计算电磁学量子物理已研制出16个量子比特的量子计算机See,quantumcomputingat16qubits.New@Nature2007近代物理(21)自学：力学，光学，热学学习成绩作业(～15％)：独立完成考试(～85％)：闭卷，填空＋问答＋计算电磁学～60％，近代物理～40％参考书：张三慧主编，《大学物理学》(2003)伯克利物理学教程教材

6、：《大学物理学》，余虹主编内容(27学时)：一.静电场、恒定电场及基本性质，二.稳恒电流的磁场及基本性质三.电磁感应现象及规律四.Maxwell电磁场方程组电磁波场的性质场与物质的相互作用第二篇电磁学(Electromagnetics)实验规律思路1静电场高斯定理§2场强环路定理3静电场中的导体第7章静电场和恒定电场4静电场中的电介质5电容电容器6静电场的能量7恒定电场电荷量子化(chargequantization)§7.1静电场高斯定理一.电荷电子电量e=1.6×10-19C夸克带电±e/3，±2e/3，电荷仍然量子化19

7、06-1917年，密立根油滴实验证明：微小粒子带电量的变化不连续(1923Nobel)两种电荷Why?完成作业1电荷守恒定律：在一个和外界没有电荷交换的系统内，正负电荷的代数和在任何物理过程中保持不变。电荷守恒是物理学中普遍的基本定律+-电子对湮灭电荷的相对论不变性：带电体的电量测量结果与参照系选择无关。宏观物体带电源于微观粒子的状态和运动宏观带电体电量远大于e，电荷连续分布二.库仑定律(CoulombLaw)1785年，库仑通过扭秤实验得到。1.表述在真空中，两个静止点电荷之间的相互作用力大小，与它们的电量的乘积成正比

8、；与它们之间距离的平方成反比；作用力的方向沿着它们的联线；同号电荷相斥，异号电荷相吸。大小r从施力电荷1指向受力电荷2电荷1对电荷2的力矢量：沿矢量的单位矢量比例系数K：国际单位制(SI)：有理化真空介电常数1)基本实验规律宏观微