清华大学大学物理课程讲义.ppt

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1、电磁学(Electromagnetism)▲电磁学研究的是电磁现象•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。的基本概念和基本规律：•电荷、电流产生电场和磁场的规律；1▲处理电磁学问题的基本观点和方法着眼于场的分布（一般）归纳假设▲电磁学的教学内容:•静电学（真空、介质、导体）•稳恒电流•稳恒电流的磁场（真空、介质）•电磁感应•电磁场与电磁波•对象：弥散于空间的电磁场，•方法：•观点：电磁作用是“场”的作用基本实验规律综合的普遍规律（特殊）（近距作用）2第一章真空中静电场的场强(IntensityofElectrostaticFieldin

2、Vacuum）△§1.1电荷、电荷守恒定律△§1.2库仑定律△§1.3电场和电场强度§1.4叠加法求场强§1.5电场线和电通量§1.6高斯定理§1.7高斯定理应用举例静电场—相对观测者静止的电荷产生的电场本章内容：3△§1.1电荷、电荷守恒定律（electriccharge,chargeconservationlaw）△§1.2库仑定律（Coulombslaw）实验定出：k=8.9880109N·m2/C2国际单位制（SI）中：q—库仑（C），F—牛顿（N），r—米（m）F21F12r21q2q14▲库仑定律适用的条件：•点电荷—理想模型•真空中•施力电荷对观测者静

3、止（受力电荷可运动）0—真空介电常数（vacuumpermittivity）▲有理化：引入常量0，有：有理化后的库仑定律：令5△§1.3电场和电场强度§1.4叠加法求场强一.场强叠加原理─第i个电荷单独存在时，在场点的电场强度点电荷系的总场强(Superpositionprincipleofelectricfieldintensity)（electricfieldandelectricfieldintensity）6二.点电荷的场强（intensityofpointcharge）由库仑定律和电场强度定义给出：“源”点电荷场点qp·rE×（相对观测者静止）7q1·····

4、·qiq2EEip×ri电荷qi的场强：由叠加原理，总场强：1.电偶极子(electricdipole)的场强电偶极子：的物理模型（如有极分子）。×pr>>l·-ql+q·三.点电荷系的场强异号点电荷一对靠得很近的等量它是个相对的概念，也是一种实际8（1）轴线上场强rl时：-q+q··r×opE×E+E-l=l·er9称为电偶极矩（electricdipolemoment）-q+q··r×ol=l·erpE×10（2）中垂线上场强（书P17—18例1.3）：ropE+·×-qEE-p+q·电偶极子E分布的的特点：11（3）一般情况：EE○qE-q+qpPr

5、12（4）电偶极子在均匀电场中所受的力矩F+F-Epθ13*2.电四极子（electricquadrupole）的场强偶极子是q有微小位移而得到的；四极子是有微小位移而得到的：-q+q-+q-q+q-q+q-q+q-q位移+q-q-或位移-q+q-14*3.任意点电荷系的场强：piq2qiq1qn放qi电偶极子的电场起主要作用：电四极子的电场起主要作用：点电荷电场为主：则在远离电荷则在远离电荷系处，则在远离电荷系处，OrP（距离r>>电荷系线度），系处15riq2qiq1qnOPrri实际上，点电荷系在远处

6、的场强可以对电荷系中的某点作台劳展开：在远场区：r>>ri16点电荷场强电偶极子场强17四.连续带电体的场强面电荷密度线电荷密度dqrPdEq将带电体分割成无限多块无限小的带电体体电荷密度体电荷面电荷线电荷18已知：均匀带电环面，，R1，R2求：轴线上的场强解：─（1）划分电荷元0xxPxPR2xR10[例]r（2）分析大小、方向19（3）积分求：20（4）分析结果的合理性：单位；令x=0，得，合理；令x>>R2，合理。则：21（5）讨论：E的分布：xm=?，自己计算。,此为均匀带电圆盘情形：RxExxm0x22此为均匀带电无限大平面：x轴上E=？x>

7、>电荷线度处，E与x关系如何？（a）（b）x0R思考---（a）（b）23§1.5电场线和电通量(electricfieldlineandelectricflux)一.电场线（线）线切线2.线的密度给出的大小。1.线上某点的切向即为该点的方向；24几种电荷的线分布带正电的电偶极子均匀带电的直线段点电荷25几种电荷的线分布的实验现象单个点电极26正负点电极27两个同号的点电极28单个带电平板电极29正负带电平行平板电极30正点电极和负平板电极31“怒发冲冠”32二.电通量e定义：1.Фe是对面而言，