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1、物理学的第二次大综合,1831 法拉第的电磁感应定律,1865 麦克斯韦电磁场统一理论 光是电磁波,1888 实验证实电磁波的存在,技术上 发电机、电动机、无线电通讯技术等,1785 库仑定律 电荷与电荷间的相互作用,1820 电流的磁效应 电流与电流间的相互作用,1.电荷是物质的一种属性。,2.电荷有两类，正电荷、负电荷。,3.同性电荷相斥、异性电荷相吸。,电荷从一个物体转移到另一个物体多出来了,1.摩擦起电,第13章 真空中的静电场,13. 1 电 荷,2.感应起电,电荷在一个物体上移动分布不均匀,质子 电子 与质量比较,物体带电量都是基本电荷的整数倍。,基本电荷就是一个电子所带电量的绝对
2、值。,电荷不能创造，也不会自行消失，只能从一个物体转移到另一个物体，在整个过程中电荷的代数和守恒（不变）。,1891，提出电子；1896，发现电子。电子大小在10-18 m 范围内,三、电荷守恒定律,四、电荷具有量子性,五、电荷具有相对论不变性,在不同的参考系内观察，同一带电粒子的电量不变。,与质量比较,13. 2 真空中的库仑定律,库仑法国工程师、物理学家。17361806，在巴黎逝世。,法国科学院悬赏征求改良航海指南针中的磁针问题。库仑认为磁针支架在轴上，必然会带来摩擦，提出用细头发丝或丝线悬挂磁针。研究中发现线扭转时的扭力和针转过的角度成比例关系，从而可利用这种装置测出静电力和磁力的大小
3、，这导致他发明扭秤。1785-1789年，用扭秤测量静电力和磁力，导出著名的库仑定律。,1785年，库仑总结出两个点电荷之间的作用规律。,点电荷：带电体本身的线度到其它带电体的距离。,F 的方向在 q1 q2 的连线上,SI制,真空中的电容率,两个静止点电荷之间的作用力符合牛顿第三定律，即,库仑定律的适用范围：从微观到宏观。,适用条件: 真空; 点电荷; 电荷静止或低速。,氢原子，电子绕质子旋转，质子质量 Mp = 1.6710-27 kg , 电子质量 me= 9.1110-31 kg , 求电子与质子间的库仑力Fe与万有引力F引之比。,解：库仑力大小,万有引力大小,两个点电荷之间的作用力并
4、不因其它点电荷的存在而有所改变，因此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的作用力的矢量和。,库仑力满足矢量叠加：,解,方向如图示，指向,。,一 电场,实验证实了两静止电荷间存在相互作用的静电力，但其相互作用是怎样实现的？,场是一种特殊形态的物质,13. 3 电场,二 电场强度,检验电荷为足够小的正点电荷,对原电场几乎无影响。,是描写电场性质的物理量，与放进场中的电荷无关。,场源电荷Q，某场点处检验电荷q0在电场中受力F,定义：,F/q0 与放进去的q0无关，代表场中的性质。,电场强度,电场中某点的电场强度为一个 矢量，其大小等于单位正电荷在 该点所受电场力的大
5、小，方向 与该正电荷在该点受力方向同。,单位,电荷 在电场中受的静电力,电场强度是描写电场的物理量，与试验电荷无关。,三 点电荷的电场强度,解,大小,方向,四 电场强度的叠加,由力的叠加原理得 所受合力,点电荷 对 的作用力,点电荷系的场的叠加,故 处总电场强度,电场强度的叠加,场中分布有许多点电荷，由场强叠加原理和点电荷的场强公式，就可以求出任意点的场强。,电荷连续分布情况,可认为该带电体的电荷是由许多无限小的电荷元 dq 组成的，而每个电荷元可以看成是点电荷。,设其中任一个电荷元 dq 在P点产生的场强为dE,电荷体密度,点 处电场强度,电荷体分布的情况：,电荷面密度,电荷线密度,电偶极矩
6、（电矩）,五 电偶极子的电场强度,电偶极子的轴,（1）电偶极子轴线延长线上一点的电场强度,（2）电偶极子中垂线上一点的电场强度,1、建立坐标系。,2、确定电荷密度:,4、确定电荷元的场,5、求场强分量Ex、Ey。,6、求总场,体dq= dV,3、求电荷元电量,体密度 ,面密度,线密度,面dq= dS,线dq= dl。,六 解题思路及应用举例,作场对称性分析,例4：均匀带电直线长为 2l ，带电量 q ,求中垂线上一点的电场强度。,解:线电荷密度,由场对称性, Ey=0,讨论,1. l x ，无限长均匀带电直线，,2. xl ，无穷远点场强，,相当于点电荷的电场。,积分可得,由对称性有,（1）,（点电荷电场强度）,（2）,（3）,解 由例,
