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1、基基 础础 物物 理理 学学 BII BII 教材教材: 基基础础物理学物理学下册，下册，(17-25 ) 整理课件课课程相关信息程相关信息平平时时成成绩绩: 点名点名(#); 作作业业(1次次/周周); 随堂随堂测验测验(#) 小小论论文：物理教学演示工具制作策划文：物理教学演示工具制作策划书书(#)总评总评成成绩绩: 平平时时成成绩绩40%, 期末考期末考试试60%.网上交流区网上交流区: , B-20120-JCWLBII-ZY: 基基础础物理物理BII 教教师师信箱信箱: yingzhangbnu 答疑答疑时间时间: 周二周二课课前后前后, 本教室本教室 内容区内容区: 课课程文档程文
2、档-课课件件, 测验测验: 成成绩绩中心中心 课课程工具程工具: 职员职员信息和信息和讨论讨论板板整理课件着眼于着眼于场场的分布的分布（一般）（一般）归纳归纳假假设设 电电磁学的教学内容磁学的教学内容17-23: 静静电电学（真空、介学（真空、介质质、导导体）体）; 稳稳恒恒电电流流 静磁学（真空静磁学（真空, 介介质质） 电电磁感磁感应应 ; 电电磁磁场场与与电电磁波磁波 对对象：象：弥散于空弥散于空间间的的电电磁磁场场，方法：方法： 观观点：点：电电磁作用是磁作用是“场场”的作用的作用基本基本实验规实验规律律综综合的普遍合的普遍规规律律（特殊）（特殊）（近距作用）（近距作用） 电电 磁磁
3、学学 研究研究电电磁磁现现象象 的的基本概念基本概念和和基本基本规规律：律： 源源场场; 电电, 磁磁, E VS M, 效效应发应发光放光放热热 整理课件 真空中静真空中静电场电场的的场场强强17.1 电电荷守恒定律荷守恒定律 库仑库仑定律定律 叠加原理叠加原理17.2 电场电场和和电场电场强强度度 电场线电场线和和电电通量通量静静电场电场 相相对观测对观测者静止的者静止的电电荷荷产产生的生的电场电场整理课件一一一一. . 电电电电荷荷荷荷 电电电电气材料气材料气材料气材料 电电性力：同号相斥、异号相吸性力：同号相斥、异号相吸电电荷量：物体荷量：物体带电带电的多少的多少 电电荷守恒定律荷守恒
4、定律 库仑库仑定律定律 叠加原理叠加原理电电荷荷: 经过经过摩擦的物摩擦的物质质上所出上所出现现的的东东西西, 其呈其呈现电现电荷荷 的状的状态为带电态为带电. 电电气材料气材料: 起起电电物物质质 vs. 非起非起电电物物质质. 两种两种电电荷：正荷：正电电荷荷 和和负电负电荷荷 # 自然界的自然界的电现电现象象: 质质子子带带有的有的 与与电电子子带带有的有的 引起的引起的.+ +- - - - - - -+ +m, , n, p, f; vs. k, M, G, T, A.整理课件电电气材料气材料: 起起电电物物质质 vs. 非起非起电电物物质质. 导导体体: 电电荷能荷能够够从从产产生
5、的地方迅速生的地方迅速转转移或移或传导传导到其它到其它 部分部分 的物体的物体.绝缘绝缘体体: 电电荷几乎只能停留在荷几乎只能停留在产产生的地方生的地方 的那种物体的那种物体. 金属金属、石墨石墨、电电解液解液(酸、碱酸、碱、盐类盐类的水溶液的水溶液) 、人体人体、地地(球球) 、电电离了的气体都是离了的气体都是导导体体. 玻璃玻璃、丝绸丝绸、橡胶橡胶、琥珀琥珀、松香松香、硫磺硫磺、瓷器瓷器、油油类类、未未电电离的气离的气体等都是体等都是绝缘绝缘体体.半半导导体体(#): 介于两者之介于两者之间间摩擦起摩擦起电电系列系列(+-): 毛皮毛皮, 橡胶橡胶; 玻璃玻璃, 丝绸丝绸; 塑料塑料, 头
6、发头发整理课件二二二二. . 电电电电荷守恒定律荷守恒定律荷守恒定律荷守恒定律( ( ( (宏宏宏宏观观观观尺度和微尺度和微尺度和微尺度和微观观观观尺度都成立尺度都成立尺度都成立尺度都成立) ) 在没有在没有电电荷荷进进出的一个封出的一个封闭闭空空间间内内, , 正、正、负负电电荷的荷的总总量始量始终终是相等的是相等的。质质子和子和电电子都是子都是带电带电荷的荷的实实体体, 具有具有质质量量(pair annihilation)有电荷就有质量, 静质量为零的粒子必为电中性.整理课件 宏宏观带电体的体的带电量量qe，准，准连续 e 10-19库仑，电子子电量量那么, e是否是最基本的呢?原子核结
7、构: 在夸克模型中, 夸克带分数电荷, up quark down quark strange quark见27, 28# 带电带电, 电电荷量荷量? 更小点更小点?没能找到自由夸克, 但是超超导导铌球上发现分数电荷 密立根密立根三三三三. . . . 电电电电荷量子化荷量子化荷量子化荷量子化整理课件1. 点点电荷荷(理想模型理想模型)简简化化为为点点电电荷的条件荷的条件: :q1rddr万万有有引引力力。由由此此, ,在在处处理理电电子子和和质质子子之之间间的的相相互互作作用用时时, ,只只需需考考虑虑静静电电力力, ,万有引力可以略去不万有引力可以略去不计计. . 在在原原子子结结合合成成
8、分分子子, ,原原子子或或分分子子组组成成液液体体或或固固体体时时, ,它它们们的的结结合力在本合力在本质质上也都属于上也都属于电电性力性力. .整理课件 例例2 氦原子核中的两个氦原子核中的两个质质子相距子相距4.010-15m, 求求这这两个两个质质子之子之间间的静的静电电力力.解解: :两个两个质质子之子之间间的静的静电电力是斥力力是斥力, ,它的大小它的大小为为 质质子之子之间间能能结结合在一起构成原子核合在一起构成原子核, 是由于核内除是由于核内除了有静了有静电电斥力外斥力外, 还还存在更存在更强强大的引力大的引力 核力的核力的缘缘故。故。 在相同条件下：在相同条件下： 强强相互作用
9、相互作用电电磁相互作用磁相互作用万有引力作用。万有引力作用。这这两两个个质质子之子之间间的核力的核力:14N整理课件 例例3. 三个点三个点电电荷所荷所带带的的电电荷量分荷量分别为别为q1= - -86 C, q2=50 C, q3=65 C。各各电电荷荷间间的的距距离离如如图图所所示示。求求作作用在用在q3上合力的大小和方向。上合力的大小和方向。解解: :选选用如用如图图所示的直角坐所示的直角坐标标系。系。q q2 2q1q3q q2 2q1q3F31F32F30.6m0.52m0.3mijx xF31按按库仑库仑定律分定律分别计别计算算q q1 1和和q q2 2对电对电荷荷q q3 3的
10、作用力的作用力#5. 基本思路基本思路?y y整理课件 例例3. 三个点三个点电电荷所荷所带带的的电电荷量分荷量分别为别为q1= - -86 C, q2=50 C, q3=65 C。各各电电荷荷间间的的距距离离如如图图所所示示。求求作作用在用在q3上合力的大小和方向。上合力的大小和方向。解解: :选选用如用如图图所示的直角坐所示的直角坐标标系。系。q q2 2q1q3按按库仑库仑定律分定律分别计别计算算q q1 1和和q q2 2对电对电荷荷q q3 3的作用力的作用力#5. 基本思路基本思路?#6 天花板置正天花板置正电电极极, 你持等量你持等量负电负电荷荷, 平地平地飞飞升的升的Q？整理课
11、件 两个各两个各带电带电荷量荷量为为1 1C C 的的带电带电体体, ,当它当它们们相距相距1m1m时时, , 作用力达作用力达9.0109.0109 9 N.N. 六六. 讨论库伦讨论库伦相互作用的大小相互作用的大小 我我们们利用通常的起利用通常的起电电方法不可能使一个有限大方法不可能使一个有限大 ( (例如半径例如半径为为1m1m的球体的球体) )的物体的的物体的带电带电量达到量达到1 1C C, , 因因为为早在早在电电荷量聚集到此荷量聚集到此值值前前, ,周周围围的的绝缘绝缘体已体已 被被击击穿穿(#),(#),物体上的物体上的电电荷早已漏掉。通常遇到的荷早已漏掉。通常遇到的 静静电电
12、力力还还是很小的是很小的, ,只能吸引只能吸引轻轻小物品小物品. . 通常在通常在实验实验室里室里, 利用摩擦起利用摩擦起电电使物体能使物体能获获得的得的 电电荷量荷量10-7C数量数量级级, 若相距若相距1m, 静静电电力力为为10-2 N 若相距若相距0.1m, 静静电电力力仅为仅为1N的数量的数量级级.整理课件一一一一. . . . 电场电场电场电场电电相互作用相互作用两种两种观观点点超距作用超距作用作用作用作用作用电场电场电电荷荷1 1电电荷荷2 2电场电场1 1电场电场2 2电电荷荷1 1电电荷荷2 2产产生生作用作用作用作用产产生生静静电场电场：相相对对于于观观察者静止的察者静止的
13、电电荷荷 在周在周围围空空间间激激发发的的电场电场。雷雷电电17.2 电场电场和和电场电场强强度度 电场线电场线和和电电通量通量整理课件二二二二. . . . 电场电场电场电场强强强强度度度度 试验电试验电荷荷q q0 0及及条件条件 点点电电荷荷( (尺寸小尺寸小) )q q0 0足足够够小小, ,对对待待测电场测电场影响小影响小 定定义电场义电场强强度度q0q0 电场电场中某点的中某点的电场电场强强度度等于等于单单位正位正电电荷在荷在该该点所受点所受的的电场电场力。力。#7 郭晶晶起跳后郭晶晶起跳后( ), 其其质质心运心运动动(位置位置变动变动)决定于决定于#?整理课件1.1.点点电电荷
14、的荷的电场电场3.3.连续连续分布分布电电荷的荷的电场电场2.2.场场强强叠加原理和点叠加原理和点电电荷系的荷系的电场电场.两个异号点两个异号点电电荷荷:电电偶极子偶极子.多个点多个点电电荷分布荷分布 头脑头脑中想象中想象: 一个一个质质量很小的量很小的带电质带电质点点(正或正或负电负电荷荷)处处于没有重力的空于没有重力的空间间中中, 运运动动(位置位置变动变动), 在在头脑头脑中建立中建立”按照什么按照什么样样的力来运的力来运动动的呢的呢?”这这样样的想象的想象, 如同打开如同打开电电磁学的大磁学的大门门.整理课件1. 点点电电荷的荷的场场强强由由库仑库仑定律和定律和电场电场强强度定度定义义
15、:“源源”点点电电荷荷场场点点q prE（相（相对观测对观测者静止）者静止）#7 画出画出场场强强分布来分布来? 球面是球面是场场强强等模面等模面, 球球对对称分布称分布球球对对称分布称分布= ？整理课件q0qi对对的作用的作用qiq2q0q1 2. 2.电场电场强强度叠加原理和点度叠加原理和点电电荷系的荷系的场场强强 电场电场强强度叠加原理度叠加原理场场点点整理课件电电偶极子偶极子 轴线轴线上上场场强强电电偶极子偶极子一一对对靠得很近的等量异号的点靠得很近的等量异号的点电电荷荷.相相对对的概念，的概念，物理物理模型模型(如有极分子如有极分子)-q+qro PEE+E- -lr lP称称为为电
16、电偶极矩偶极矩整理课件电电偶极子中垂面上的偶极子中垂面上的电场电场r+方向方向方向方向? ?从从-q指向指向+q整理课件电电偶极子在偶极子在电场电场中所受的力矩中所受的力矩用矢量形式表示用矢量形式表示为为：#8 一般情况下一般情况下, 电电偶极子在空偶极子在空间间某位置激某位置激发发的的电场电场强强度度?若若 r l, +电电偶极子中垂面上的偶极子中垂面上的电场电场整理课件解解: q1在在P点所激点所激发发的的场场强强为为#1q2在在P点所激点所激发发的的场场强强为为#2根据根据场场强强叠加原理，叠加原理，P点的点的总场总场强强为为#4# 任任给给若干点若干点电电荷荷, 它它们们在周在周围围真
17、空中激真空中激发发的的电场电场强强度度? 例例3. 三个点三个点电电荷所荷所带带的的电电荷量分荷量分别为别为q1= - -86 C, q2=50 C, q3=65 C。各各电电荷荷间间的的距距离离如如图图所所示示。求求(1) 作用在作用在q3上合力的大小和方向。上合力的大小和方向。(2) 求求P点点电场电场强强度度.q q2 2q1q3Prq3在在P点所激点所激发发的的场场强强为为#3整理课件3. 连续带电连续带电体的体的场场强强面面电电荷荷 dq = dS面面电电荷密度荷密度线电线电荷荷 dq = dl线电线电荷密度荷密度dqrPdEq 将将带电带电体分割成无限多体分割成无限多块块无限小的无
18、限小的带电带电体体体体电电荷荷 dq = dV体体电电荷密度荷密度# 有了叠加原理有了叠加原理, 微元法微元法整理课件 例例4 4.直直线线AB均匀均匀带电带电, 电电荷荷线线密度密度为为. P P点到点到 AB AB的的距离距离为为a,A,AP和和 BP与直与直线夹线夹角角 1 1 和和 2 2 . 求求P P点点场场强强? ? 解：建立解：建立O Oxy系如系如图图, ,原点原点O O为为P P到直到直线线的垂足的垂足 取取线线元元dx, 带电带电PA BA BdxyO整理课件A BA B极限情况极限情况当当AB AB 长长度度,( 1 1, , 2 2 )(0,)无限无限长长均匀均匀带电
19、带电直直线线的的场场强强圆圆柱面柱面为为等模面等模面#9. 画画场场强强分布分布图图?P整理课件 例例5. 均匀均匀带电环带电环面如面如图图已知已知 , R1, R 2 , 以以过环过环心心O的法的法线为线为z轴轴, 求求z处处P点点场场强强 解解： (1) 划分划分电电荷元荷元(2) 分析分析 大小大小,方向方向0zzP z PR2zR10r正正负负成成对对出出现现, 所有的所有的dE积积累累为为零零整理课件(3)积积分求分求 ：正正负负成成对对出出现现, 所有的所有的dE积积累累为为零零整理课件(4) 分析分析结结果的合理性和果的合理性和讨论讨论 单单位位 ； 令令 z= 0，得得 ，合理
20、；合理； 令令 z R2 ，合理。合理。则则：z PR2zR10# z电电荷荷线线度度处处， E与与z关系如何？关系如何？z0R 思考思考: - - - （a）（b）整理课件1. 电场线电场线 ( 线线 ), 线线上某点的切向即上某点的切向即为该为该点点 的的方向方向,线线切切线线规规定定 线线的密度的密度给给出出 的大小。的大小。 在在电场电场中任一点中任一点处处，通，通过过垂直于垂直于电场电场强强度度E单单位面位面积积的的电场线电场线数等于数等于该该点的点的电场电场强强度的数度的数值值四四. 电场线电场线和和电电通量通量大小呢大小呢?画出多少根画出多少根?关于关于电场电场的直的直观观表表现
21、现方式方式整理课件 几种几种电电荷的荷的 线线分布分布 球球对对称称无限无限长则圆长则圆柱柱对对称称 电场线电场线的的实验实验演示演示: 针针状晶体碎屑撒到水平延展状晶体碎屑撒到水平延展绝绝缘缘油中使之油中使之悬悬浮浮. 或水平光滑玻璃表面撒或水平光滑玻璃表面撒细细小石膏晶粒小石膏晶粒.点点电电荷荷q0电电偶极子偶极子均匀均匀带电带电的直的直线线段段(原因下一章原因下一章讲讲) 整理课件两两 个个 同同 号号 的的 点点 电电 极极 几种几种电电荷的荷的 线线分布的分布的实验现实验现象象整理课件一一对对异号不等量点异号不等量点电电荷的荷的电场线电场线2q+q电场线电场线整理课件单单 个个 带带
22、 电电 平平 板板 电电 极极整理课件正正 负负 带带 电电 平平 行行 平平 板板 电电 极极整理课件五五. . 电电通量通量 e e1.定定义义： 面面积积分分, 不是点函数不是点函数是代数量是代数量, 有正、有正、负负。2. 的几何意的几何意义义:对闭对闭合曲面合曲面约约定：定：闭闭合曲面合曲面以向外以向外为为曲面法曲面法线线正方向。正方向。cos dS=dS ESdS：净净穿出根数穿出根数整理课件 求以点求以点电电荷荷为为球心的球面球心的球面S0的的e 由此可知：由此可知： 点点电电荷荷电场对电场对球面的球面的e与与 r 无关，无关， 即各球面的即各球面的e (相等相等)连续连续 点点电电荷荷的的 线连续线连续。rS0qdS0任意包任意包围围S0的封的封闭闭曲面曲面?整理课件S0qSSq 求点求点电电荷荷场场中任意曲面的中任意曲面的电电通量：通量：整理课件作作业业: P27 17-1(: P27 17-1(删删除最后一除最后一问问),3, ),3, 4,54,5准准备备小小论论文文: : 本次本次课课有哪些基本概念有哪些基本概念, , 基本基本规规律律, ,基本方法基本方法. . 选择选择一个一个, ,你你设设想一个想一个 物体物体#表表现现出来出来. .# 棉花糖棉花糖vs橡皮糖橡皮糖整理课件
