《新概念物理学》 电磁学,静电、静磁现象电生磁(1820年,奥斯特)磁生电(1831年,法拉第) 麦克斯韦建立电磁场理论,预言了电磁波的存在,将电、磁、光三者统一起来 电路:电磁场理论在电路问题上的具体应用从静电现象到电磁波,,商周时期甲骨文出现“雷”、“电”,公元前6、7世纪发现磁石吸铁、摩擦生电,东汉王充《论衡》记载司南,北宋沈括《梦溪笔谈》指出磁偏角静电场:相对于观察者静止的电荷激发的电场 两个物理量: 电场强度、电势; 一个实验定律:库仑定律; 两个定理: 高斯定理、环路定理,第一章 静电场,,主要内容,§1-1 电荷 库仑定律,,3、电荷守恒定律: 孤立系统中,正负电荷的代数和保持不变一、电荷的基本性质,1、有正、负电荷之分;,2、同性相斥、异性相吸;,4、电荷量子化:,电子电量,1964年,美国科学家盖尔曼提出“夸克模型”,认为更基本的粒子是夸克,具有分数电荷(1/3或2/3电子电量)但实验上尚未直接证明.,库仑 (Charlse-Augustin de Coulomb 1736 --1806) 法国工程师、物理学家当时,法国科学院悬赏征求改良航海指南针的磁针。
库仑认为,磁针支架的轴会带来摩擦,提出用头发丝或丝线悬挂磁针研究发现扭转丝线的扭力和针转过的角度成比例,从而可利用这种装置测出静电力和磁力,这导致他发明扭秤二、库仑定律,§1-1 电荷 库仑定律,,§1-1 电荷 库仑定律,,二、库仑定律,—由电荷q1指向电荷q2的单位矢量.,—电荷q1作用于电荷q2的力.,—真空介电常数.,1、点电荷:,带电体形状、大小与其距离相比可以忽略.,2、库仑定律,§1-1 电荷 库仑定律,,静电力叠加原理,,q0,,若为连续带电体:,,为线密度;,为面密度;,为体密度体元电荷,线元电荷,面元电荷,刚体转动惯量:,§1-1 电荷 库仑定律,,§1-1 电荷 库仑定律,,静电力:,万有引力:,,,,,例:氢原子中,电子与质子的距离R=5.310-11m,求静电力及万有引力,并比较它们的大小电子、质子的直径为10-15m ,可看作点电荷微观领域中,万有引力比静电力小得多,可忽略.,解:,§1-2 电场 电场强度,,电场强度:,试探 电荷,电荷,电荷,(试探电荷为点电荷、电量足够小,对原电场几乎无影响),,电场中某点处的电场强度 等于位于该点处的单位试探电荷所受的力,其方向为正电荷受力方向.,§1-2 电场 电场强度,,一、点电荷的电场强度,研究q激发的电场,q0为试探电荷.,,,,,§1-2 电场 电场强度,,二、场强叠加原理,由静电力叠加原理,若为连续带电体:,,,qn,qi,q3,q2,,,,,,q1,,P,§1-2 电场 电场强度,,,解:设+q和-q 的场强 分别为 和,,,,,,,,,,,解:,§1-2 电场 电场强度,,,,因为r>>l,,,,END,课本P14-1.7,§1-2 电场 电场强度,例2 求均匀带电直线外O点的电场. 已知: q 、 a 、1、2、。
解:,1. 选电荷元,3. 建坐标系,并投影,2.写出 ,,方向如图,,§1-2 电场 电场强度,,,,,,§1-2 电场 电场强度,,,,,,,,,,,,,,,,,讨论,当直线趋于无限长,,当,电场垂直指向直线外;,当,电场垂直指向直线里END,§1-2 电场 电场强度,,例3 求均匀带电圆环轴线上任一点 P处的电场 已知: q 、a 、 x由对称性,,,,,,,,x,p,a,,,,,,,r,解:,,§1-2 电场 电场强度,,讨论:,当,(1)当,(2)若,此时可以把带电圆环看作一个点电荷,这反映了点电荷概念的相对性沿x轴正向;,沿x轴负向.,,,,,,,x,p,a,,,,,,,r,§1-2 电场 电场强度,,例4 求均匀带电圆盘轴线上任一点P处的电场已知:q、σ 、R、 x,细圆环所带电量:,解:,§1-2 电场 电场强度,,讨论:,当R>>x,(无限大带电平面),END,例5.无限长均匀带电半圆柱面,半径a,面电荷密度σ, 求:轴线上点P的电场强度由对称性:,方向如图,方向沿x轴正向解:,§1-2 电场 电场强度,,1、半径为 r 的非均匀带电半圆环, 求:圆心 O 点的电场强度。
作业:,§1-2 电场 电场强度,,。