2019 电磁学教学资料 电磁学第一章-PPT课件.ppt

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1、1第一章静电场1．静电现象2．库仑定律3．电场强度4．高斯定理5．电势，静电力的功第二章静电场中的导体和电介质1．静电平衡，电场中的导体空腔2．电容及电容器3．电介质的极化4．极化强度矢量和极化电荷5．有介质时的静电场方程6．电场的能量和能量密度第三章稳恒电流1．电流和电流密度2．电流的连续性方程3．欧姆定律，焦耳定律4．电源和电动势5．含源电路的欧姆定律6．基尔霍夫定律2第1章静止电荷的电场电磁学静电场相对于观察者为静止的电荷所激发的电场为静电场1、静电场的基本特性；2、引入描述电场的的基本物理量——电场强度和电势；3、在库仑定律和场强叠加原理的

2、基础上建立高斯定理和场强环路定理；4、讨论电场强度和电势之间的关系。41.1电荷1.3电场和电场强度1.5电通量高斯定理1.2库仑定律与叠加原理1.4静止的点电荷的电场及其叠加1.6利用高斯定理求静电场的分布补充：高斯定理的微分形式目录1.7电势，静电力的功51.1电荷密立根（R.A.Millikan）带电油滴实验（19061917,1923年诺贝尔物理奖）2、电荷是量子化(quantization)的基本电荷e=1.60217733(49)10-19C1、电荷只有正、负两种电磁现象归因于电荷及其运动宏观电磁学—电荷值连续电子（质子）是自然界带

3、有最小电荷量的粒子。任何带电体或微观粒子所带的电荷量都是电子（质子）电荷量的整数倍。63、电荷守恒：在宏观和微观上,电荷总量守恒。4、有电荷就有质量静质量为零的粒子，例如光子，只能是电中性的。点电荷：——理想模型,若带电体的线度<<带电体间的距离，则带电体可看成点电荷。表述1：在任一物理过程中，电荷既不能产生，也不能消灭，只能从一个物体转移到另一物体，或从物体的一部分转移到另一部分。表述2：在一个与外界无电荷交换的系统内进行的任何物理过程中，电荷的代数和保持不变。三条实验规律电荷守恒定律库仑定律电场力的叠加原理81/40=8.9880109N

4、·m2/C29109N·m2/C20—真空介电常数(Permittivityofvacuum)0=8.8510-12C2/N·m21.2库仑定律与叠加原理惯性系，真空中的两静止点电荷间的作用力为q2q1一、库仑定律适用条件：(1)点电荷(2)真空—没有电介质(3)电荷静止9平方反比规律(与万有引力定律类似)如果指数严格等于2，则光子静质量为零。光子静质量上限为10-48kg.实验结果10【例】比较氢原子中的质子和电子间的库仑力和万有引力。11库仑力>>引力：强力>>电磁力>>弱力>>引力原子核中的核子（质子、中子）靠强力吸引，库仑排斥很弱

5、。宏观物体靠分子、原子间的库仑力维系。12二、电力的叠加原理实验表明：两个点电荷之间的作用力并不因第三个点电荷的存在而改变。在电磁场的量子效应中，经典叠加原理不成立。两个以上的点电荷对一个点电荷的作用力，等于各个点电荷单独存在时对该点电荷作用力的矢量和库仑定律和静电力的叠加原理，原则上可以解决静电学的全部问题。在Ox轴的原点O处有一固定的、电量为Q（Q＞0）的点电荷，在x＝－l处有一固定的、电量为－2Q的点电荷。今有一正试验电荷q0放在x轴上x＞0的位置。并设斥力为正，吸引力为负。（1）当q0的位置限制在Ox轴上变化时，求q0的受力平衡位置，并讨论

6、平衡的稳定性；（2）试定性地画出试验电荷q0所受的合力F与q在Ox轴上的位置x的关系图线。作业：在正方形的四个顶点分别有电量为Q的固定点电荷，在正方形对角线交点上放置一个质量为m、电量为q的自由点电荷。将q沿某一对角线移动一个很小的距离，证明q将作简谐振动,并求振动周期。151.3电场和电场强度检验电荷（静止）q0定义电场强度：静止或运动任意电荷分布F测受力惯性系，点p(x,y,z)任意电场中，某点的电场强度E是表征该点电场特性的矢量。其大小等于位于该点的单位电荷(试探电荷)所受的电场力的大小，方向为该点正试探电荷所受电场力的方向。试探电荷(电量小

7、、线度小)16场的观点Maxwell电磁理论静止电荷间的作用也可认为是“超距作用”场的观点：电荷之间的相互作用是通过电场传递的，或者说电荷周围存在电场。变化的电磁场以光速传播：场具有动量、质量移动带电体，电场力作功：场具有能量电场中的带电体，受电场的作用力。电场物质性的表现17静静动动源电荷qq电荷间的作用力与电场的关系18静电场—在相对场源电荷静止的参考系中观测到的电场。静止点电荷的电场1.4静止点电荷的电场及其叠加电力的叠加原理电场叠加原理：在n个点电荷产生的电场中，某点的电场强度等于每个电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和电场强度的计算（

8、1）点电荷的场强（2）场强叠加原理和点电荷系的场强（3）连续分布电荷的场强（任意带电体激发的场强）实际带电体上的电荷分布是