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1、Beijing Information Science & Technology University 第九章 真空中的静电场第 九 章真空中的静电场（总（总 结）结）Beijing Information Science & Technology University 第九章 真空中的静电场电场强度的几点说明方向：方向为正电荷在该点所受电场力的方向。大小：(等于单位正电荷在该点所受电场力)1、试探电荷线度必须足够小（可认为正点电荷)所带电量足够少（不影响原电场分布)12、电场强度是由产生电场的电荷本身的性质所决定的, 与试探电荷无关。23电场强度是矢量库仑定律场强叠加原理Beijing In
2、formation Science & Technology University 第九章 真空中的静电场a.高斯定理反映了静电场是有源场这一基本性质。 b. 高斯定理为计算电场强度提供了一种简便的方法。高斯定理讨论高斯定理讨论Very important1、高斯面必须是封闭曲面。2、通过高斯面的电通量只与曲面包围的电荷有关，与外部荷及内部电荷的分布无关。3、通过高斯面的电通量与曲面的形状无关。6、高斯定理的意义：5、通过高斯面的电通量是由内部电荷来贡献的，但是高斯面上的电场强度是由内外电荷共同产生的。4、当 时更不能说高斯面内的场强处处为零只能说明电通量等于零不能说明高斯面内没有电荷Beij
3、ing Information Science & Technology University 第九章 真空中的静电场在真空中的静电场中穿过任一闭合曲面的电通量等于这闭合面所包围的电量的代数和除以曲面闭合曲面非闭合曲面电场中穿过某一曲面S的电场线总数,称为通过该曲面的电场强度通量通过垂直于电场方向单位面积电场线的条数为该点电场强度的大小闭合曲面高斯面通过高斯面的电通量只与曲面包围的电荷有关,与外部电荷及内部电荷的分布无关。通过高斯面的电通量与曲面的形状无关。两个无关电场线的条数电场强度关系归纳归纳高斯定理电场强度通量(电通量)Beijing Information Science & Tech
4、nology University 第九章 真空中的静电场试验电荷在任意给定的静电场中移动时，电场力对q0做的功仅与试验电荷的电量及路径的起点和终点位置有关，而与具体路径无关。静电场是保守场，静电场力是保守力。试验电荷在点电荷的静电场中移动时, 电场力对q0做的功讨论讨论电场力做功与路径无关 静电场环路定理Beijing Information Science & Technology University 第九章 真空中的静电场电势的零点(参考点)选取是任意的视分析问题方便而定，参考点不同电势不同。通常的理论计算中,对有限带电体选无限远处为参考点关于电势关于等势面等势面疏小 等势面密大；等势
5、面；指向电势降落的方向等势面的特点Beijing Information Science & Technology University 第九章 真空中的静电场本章教学要求本章教学要求第九章 真空中的静电场能准确理解点电荷的物理模型及点电荷场强公式。能准确理解高斯定理中场强、电场强度通量的物理意义。会用高斯定理求解均匀带电球面的场强分布。会计算均匀带电球面、同心均匀带电球面的电势分布。理解均匀带电球面内外电势的分布规律。掌握静电场力做功与电势能变化的关系。理解静电场的能量属性。Beijing Information Science & Technology University 第九章 真空中
6、的静电场第 十 章静电场中的导体和电介质（总（总 结）结）Beijing Information Science & Technology University 第九章 真空中的静电场电 势静电平衡条件： 静电平衡：导体中电荷的宏观定向运动终止，电荷分布不随时间改变。 电 场 导体内部场强处处为零表面场强垂直于导体表面整个导体为一等势体导体表面是一个等势面静电场中的导体归纳归纳Beijing Information Science & Technology University 第九章 真空中的静电场关于静电屏蔽内不影响外外不影响内讨论讨论Beijing Information Science
7、 & Technology University 第九章 真空中的静电场静电场中的电介质（极化描述）极化电荷与自由电荷的关系极化强度与场强的关系极化强度和极化电荷面密度的关系小结小结三个电场的关系极化电场和外加电场的关系总场强和外加电场的关系Beijing Information Science & Technology University 第九章 真空中的静电场讨论讨论有电介质时的高斯定理有电介质存在时的高斯定理的应用联立求解静电能的计算公式Beijing Information Science & Technology University 第九章 真空中的静电场本章教学要求本章教学要求
8、第十章 静电场中的导体和电介质掌握静电平衡时导体的性质。掌握无限大均匀带电平面产生场强的公式。理解极化电荷的概念。掌握电介质中场强与原电场场强之间的关系。能准确理解电介质对电容器电容的影响。Beijing Information Science & Technology University 第九章 真空中的静电场第 十一 章恒 定 磁 场（总（总 结）结）Beijing Information Science & Technology University 第九章 真空中的静电场 电源电动势的大小等于将单位正电荷从负极经电源内部移至正极时非静电力所作的功。 电动势的方向：电动势不是矢量。规定
9、把电源内部电势升高的方向，即从负极经电源内部到正极的方向为电动势的方向。磁感应强度(定义)：毕萨定律：关于电源的电动势注意用右手螺旋关系判断方向。Beijing Information Science & Technology University 第九章 真空中的静电场 1234)67几种常见的情况5)Beijing Information Science & Technology University 第九章 真空中的静电场穿入、穿出闭合曲面磁场线条数之差。(2) 磁通量(1) 面元 方向的规定：向外为正，向内为负。面 元1曲 面2闭合曲面3)（1）面 元（2）曲 面（3）闭合曲面磁 通
10、量Beijing Information Science & Technology University 第九章 真空中的静电场安培环路定理 ：无限长直螺线管的磁场载流螺绕环内的磁场 洛仑兹力的方向始终与带电粒子运动方向垂直， 所以洛仑兹力永不做功； 洛仑兹力只改变运动电荷的运动方向， 而不改变运动电荷速度的大小;洛仑兹力：无源场（涡旋场）任意形状的载流导线在磁场中所受的安培力磁场的高斯定理Beijing Information Science & Technology University 第九章 真空中的静电场本章教学要求本章教学要求第十一章 恒定磁场准确理解安培环路定理中磁感应强度的物理
11、意义。能准确理解恒定磁场高斯定理的物理意义。理解磁场的能量属性。掌握无限长载流直导线产生磁场的规律、掌握圆形载流线圈在圆心处产生磁场的规律。能准确理解安培力公式。能准确理解毕奥-萨伐尔定律的意义。能准确理解磁力矩公式。Beijing Information Science & Technology University 第九章 真空中的静电场磁场中的磁场中的 磁介质磁介质分类分类顺磁质顺磁质抗磁质抗磁质铁磁质铁磁质微观机制微观机制微观机制微观机制 磁介质的磁化磁介质的磁化 磁介质中的磁场磁介质中的磁场 第十二章总结Beijing Information Science & Technology
12、 University 第九章 真空中的静电场第 十三 章电 磁 感 应（总（总 结）结）Beijing Information Science & Technology University 第九章 真空中的静电场电动势方向的判断：在电源内部由低电势指向高电势。磁场的能量磁能密度：法拉第电磁感应定律感应电动势 动生电动势 感生电动势 自感电动势 互感电动势电磁感应Beijing Information Science & Technology University 第九章 真空中的静电场麦克斯韦方程组1. 电场的高斯定理2. 电场的环路定理 法拉第电磁感应定律静电场：E1 D1； 感生电场
13、E2 D2自由电荷电量3. 磁场的高斯定理4. 全电流安培环路定理四个方程构成麦克斯韦电磁场理论的积分形式Beijing Information Science & Technology University 第九章 真空中的静电场本章教学要求本章教学要求第十三章 电磁感应会利用 计算非匀强磁场中直导体棒平动时的电动势，并会判断导体棒两端电势的高低。能准确理解法拉第电磁感应定律，会计算感应电动势。会计算非匀强磁场中通过线圈的磁通量和电动势。会计算自感电动势。理解互感系数的物理意义，会判断互感系数是否为零。能准确理解麦克斯韦两个假说的物理意义。能准确理解麦克斯韦对电磁学的贡献。Beijing I
14、nformation Science & Technology University 第九章 真空中的静电场第 十四 章相 对 论（总（总 结）结）Beijing Information Science & Technology University 第九章 真空中的静电场10伽利略变换洛伦兹变换伽利略变换是洛伦兹变换在低速下的近似2、光速不变原理：在所有惯性系中，光沿各方向的 传播速度都是相等的，光速恒等于c 。1、狭义相对性原理：物理定律在一切惯性系中都 具有相同的数学表达形式。狭义相对论基本原理洛仑兹变换式Beijing Information Science & Technology
15、University 第九章 真空中的静电场运动的钟走得慢 相对论时间延迟效应 l 称为相对论长度，固有长度 l0 最长 长度收缩 l l0 物体在运动方向上长度收缩 长度的收缩运动的时钟变慢同时性具有相对意义，只有在同一地点、同一时刻发生的两个事件，在其它惯性系中观察也是同时的。关于同时性的相对性Beijing Information Science & Technology University 第九章 真空中的静电场狭义相对论的时空观相对论中动量与能量关系相对论质量相对论动量：总能量=动能+静止能量质能关系式(1) 两个事件在不同的惯性系看来，它们的空间关系是相对的，时间关系也是相对的，
16、只有将空间和时间联系在一起才有意义。(3) 光速 C 是建立不同惯性系间时空变换的纽带。(2) 时空不互相独立，而是不可分割的整体。Beijing Information Science & Technology University 第九章 真空中的静电场本章教学要求本章教学要求第十四章 狭义相对论能准确理解狭义相对论的相对性原理和光速不变原理。能准确理解同时的相对性问题。能准确理解长度缩短、时钟变慢，并会进行相应的计算。掌握公式 中各量的物理意义，并会进行相应的计算。能准确理解相对论中动能、动量的数学表达式。Beijing Information Science & Technology
17、University 第九章 真空中的静电场第 十五 章量 子 物 理（总（总 结）结）Beijing Information Science & Technology University 第九章 真空中的静电场光照强度入射频率光电子数电流强度初 动 能效应方程遏止电压截止频率关 联效应方程逸 出 功(只与材料有关)光电效应讨论讨论Beijing Information Science & Technology University 第九章 真空中的静电场例如，在传播过程中，光的波动性居主导地位，因而产生干涉、衍射等现象；在辐射、吸收、与物质相互作用的时候光的粒子性居主导地位，因而产生光电效
18、应、康普顿效应等现象。康普顿效应，进一步证实了爱因斯坦的光子概念。康普顿效应康普顿公式波动性粒子性h: 作用量子作用量子光具有波粒二象性，光是波动性和粒子性的统一。关于光的波粒二象性Beijing Information Science & Technology University 第九章 真空中的静电场光具有波粒二象性，光是波动性和粒子性的统一。在你所学过的大学物理中，哪些实验现象表明光具有波动性？哪些实验现象表明光具有粒子性？光在媒质中传播时，光的波动性居主导地位，因而产生干涉、衍射、偏振等现象，这说明光具有波动性。而在辐射、吸收、与物质相互作用的时候，光的粒子性居主导地位，因而产生热辐
19、射、光电效应、康普顿效应等现象。 简简 答答 题题Beijing Information Science & Technology University 第九章 真空中的静电场德布罗意假设：实物粒子具有波粒二象性。德布罗意公式：德布罗意波为概率波微观粒子同一方向的坐标与动量不可同时准确测量，它们的精度存在一个终极的不可逾越的限制。不确定的根源是“波粒二象性”。对宏观粒子，因 h 很小，所以可视为位置和动量能同时准确测量。海森伯提出不确定原理：玻尔提出三条假设完满地解释了氢原子光谱的规律： (1)定态假设； (2)频率条件； (3)量子化条件。Beijing Information Scienc
20、e & Technology University 第九章 真空中的静电场 某一时刻出现在某点附近在 dV 中的粒子的概率为 某一时刻在整个空间内发现粒子的概率为 归一化条件归一化条件 用波函数来描述微观粒子的运动：波函数及其统计意义 概率密度：表示在某处单位体积内粒子出现的概率。正实数正实数Beijing Information Science & Technology University 第九章 真空中的静电场本章教学要求本章教学要求第十五章 量子物理给定光的波长或频率，会计算光子的能量。能准确理解光电效应发生的条件。准确理解光电效应和康普顿效应中光的粒子性。能准确理解不确定关系。掌握德布罗意物质波公式。准确理解本章相关问题的物理思想、方法和意义。
