真空中的静电场2

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1、电磁学简介电磁学发展史电与磁关系探密2500多年前（周朝）人类历史上第一次记载了电与磁的现象：古希腊著名哲学家泰勒斯在爱琴海的海滩上散步时，被一种黄褐色石块（琥珀）吸引了，他发现使劲摩擦它以后能吸引麦杆碎渣和羽毛碎片，之后他又仔细观察魔石（天然磁石）吸引小铁片的现象，泰勒斯将这两种现象当作一回事，他把观察到的现象说得头头是道，以至这一错误见解被科学界奉为金科玉律长达2200年左右。直到1600年，英国一位叫吉伯的著名医生兼物理学家，写了一本《论磁石》的书，书中把物体经摩擦后产生对其他物体的吸引力或斥力称为电力，而把磁

2、石对铁的引力称为磁力，明确指出电力与磁力是两码事。1820.4，丹麦哥本哈根大学物理学教授奥斯特在实验中发现：放在通电导线附近的磁针会出现偏转。1820.7.21，奥斯特公布了他上述的发现结果，说明电能产生磁。轰动整个欧洲界。打破尘封千年的电与磁绝对互不相关的旧概念。人们才认识到电与磁两者既有区别又有内在本质的联系。1820.9，法国数学家安培成功地完成磁场对通电导线产生力的实验，有了著名的安培定律。1821年，英国著名的化学家戴维将金属导线绕在铁棒上，当导线通电时，制成第一根人造磁石——电磁铁。1831.10，英国实

3、验物理学家、电学巨匠法拉第经过10年实验终于发现：当导线在磁场中运动，或磁铁插到线圈中时，导线或线圈中有电流产生。就是说磁能生电——原来电与磁之间关系密切，两者能互相转化。（亨利）由此出现一门新兴学科——电磁学，为无线电电子学奠定了最重要的基础。1855年，英国物理学家麦克斯韦发表了《论法拉第力线》的论文，法拉第的形象而粗糙的力线观念被麦克斯韦用6个严谨的数学公式表述出来。他还预言电磁波的存在，1864年，在《电磁场的力学理论》一文中，他还严格地推导出完善的电磁场波动方程式，并且得出电磁波的传播速度等于光速（30万公里

4、/秒）的重要结论。1887年德国青年赫兹设计振荡偶极子成功地探测到电磁波的存在，宣告了一个新的技术时代——无线电电子学时代的开始。赫兹的名字终于被闪光地镌刻在科学史的名人堂里，可是，作为一个纯粹的严肃的科学家，赫兹当时却没有想到他的发现里面所蕴藏的巨大的商业意义。在卡尔斯鲁厄大学的那间实验室里，他想的只是如何可以更加靠近大自然的终极奥秘，根本没有料到他的实验会带来一场怎么样的时代革命。赫兹英年早逝，还不到37岁就离开了这个他为之醉心的世界。然而，就在那一年，一位在伦巴底度假的20岁意大利青年读到了他的关于电磁波的论文,

5、两年后，这个青年已经在公开场合进行了无线电的通讯表演，不久他的公司成立，并成功地拿到了专利证。到了1901年，赫兹死后的第7年，无线电报已经可以穿越大西洋，实现两地的实时通讯了。这个来自意大利的年轻人就是古格列尔莫马可尼（GuglielmoMarconi），与此同时俄国或许赫兹只会对此置之一笑。他是那种纯粹的科学家，把对真理的追求当作人生最大的价值。恐怕就算他想到了电磁波的商业前景，也会不屑去把它付诸实践的吧？也许，在美丽的森林和湖泊间散步，思考自然的终极奥秘，在秋天落叶的校园里，和学生探讨学术问题，这才是他真正的人生

6、吧。今天，他的名字已经成为频率这个物理量的单位，被每个人不断地提起，或许他还会嫌我们打扰他的安宁呢？的波波夫（AleksandrPopov）也在无线通讯领域做了同样的贡献。他们掀起了一场革命的风暴，把整个人类带进了一个崭新的“信息时代”。不知赫兹如果身后有知，又会做何感想？第七章　　真空中的静电场内容：1.电荷2.库仑定律3.电场强度4.电场强度通量高斯定理5.静电场的环路定理6.电势能　电势*7.电场强度与电势梯度8.静电场中的电偶极子重点：电场强度、电势及其计算、高斯定律及其应用难点：求连续带电体的电场，高斯定律的

7、理解，电势梯度1.电荷的种类：正电荷、负电荷电荷的产生方式：摩擦起电、静电感应7.1电荷7.1.1电荷概念7.1.2电荷的基本性质2.电荷的量子性1906～1917年，密立根用液滴法测定了电子电荷，证明微小粒子带电量的变化是不连续的，它只能是基本电荷e的整数倍，粒子的电荷是量子化的。电荷量子化是个实验规律1986年的推荐值为：e=1.60217733×10-19库仑(C)库仑是电量的国际单位电荷量子化已在相当高的精度下得到了检验。迄今所知，电子是自然界中存在的最小负电荷，质子是最小的正电荷。质子与电子的电量在实验误差为

8、，中子不带电，实验误差也为3.电荷守恒电荷守恒定律适用于一切宏观和微观过程，是物理学中普遍的基本定律之一。在孤立系统中，不管系统中电荷如何迁移，系统的电荷的代数和总保持不变.4.电荷的相对论不变性在不同的参照系内观察，同一个带电粒子的电量不变。7.2库仑定律表示单位矢量7.2.1库仑定律的内容为由场源电荷指向受力电荷的单位矢量库仑