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1、电电 磁磁 学学 电磁运动是物质的又一种基本运动形式电磁相电磁运动是物质的又一种基本运动形式电磁相互作用是自然界已知的四种基本相互作用之一。互作用是自然界已知的四种基本相互作用之一。1 物质物质物质物质 物质物质物质物质 恒定的电场恒定的电场恒定的磁场恒定的磁场静电场静电场在相对于场源在相对于场源静止静止静止静止的参考系中观察的参考系中观察在在在在相对于场源匀速相对于场源匀速运动运动运动运动的参考系中观察的参考系中观察在相对于场源变速在相对于场源变速运动运动的参考系中观察的参考系中观察变化的变化的电磁场电磁场电电磁磁场场场场场场场场场场场场场场是物质的一种基本存在形式是物质的一种基本存在形式是
2、物质的一种基本存在形式是物质的一种基本存在形式2电场和磁场的有无和大小是取决于用来进行观电场和磁场的有无和大小是取决于用来进行观察的参考系的，当从一个参考系变换到另一个察的参考系的，当从一个参考系变换到另一个参考系时，电场和磁场是可以相互转化的。参考系时，电场和磁场是可以相互转化的。电场和磁场实际上是一个统一体的两个侧面，电场和磁场实际上是一个统一体的两个侧面，这个统一体就是电磁场。这个统一体就是电磁场。电磁场是与参考系无关的客体，具有绝对性，电磁场是与参考系无关的客体，具有绝对性，而电场和磁场则是这个客体与参考系有关的而电场和磁场则是这个客体与参考系有关的两个侧面，具有相对性。两个侧面，具有
3、相对性。3本章主要内容：本章主要内容： 一一 两条基本实验定律：库仑定律两条基本实验定律：库仑定律 静电力叠加原理静电力叠加原理三三 两条基本定理：静电场的高斯定理和环路定理两条基本定理：静电场的高斯定理和环路定理 四四四四 静电场与静电场与 的相互作用的相互作用五五 电容电容 静电场的能量静电场的能量 二二 两个基本物理量：电场强度两个基本物理量：电场强度 电势电势 带电粒子带电粒子导体导体电介质电介质揭示静电场基本性质揭示静电场基本性质(有源场、保守场有源场、保守场)。4知识结构框图知识结构框图电荷相互作用电荷相互作用库仑定律库仑定律静静电电场场电场电场强度强度电通量电通量高斯定理高斯定理
4、环路定理环路定理电势电势静电场静电场的基本的基本性质性质与带电粒子与带电粒子的相互作用的相互作用导体的静电平衡导体的静电平衡电位移矢量电位移矢量 介质中高斯定理介质中高斯定理电介质电介质极化极化电电场场能能静电力叠加原理静电力叠加原理电电容容力力功功5 电荷和质量一样是基本粒子的固有属性电荷和质量一样是基本粒子的固有属性一一 电荷电荷二二 电荷的量子化电荷的量子化三三 电荷电荷守恒定律守恒定律四四 电荷相对论不变性电荷相对论不变性一个电荷的电量与它的运动状态无关。一个电荷的电量与它的运动状态无关。一切基本粒子都是某个基本电荷单元构成的。一切基本粒子都是某个基本电荷单元构成的。 在一个与外界没有
5、电荷交换的系统（孤立系统）在一个与外界没有电荷交换的系统（孤立系统）内，不管系统中的电荷如何迁移，任意时刻系统内内，不管系统中的电荷如何迁移，任意时刻系统内电荷的代数和保持不变。电荷守恒定律是自然界的电荷的代数和保持不变。电荷守恒定律是自然界的基本定律之一，无论在宏观还是微观都是成立的。基本定律之一，无论在宏观还是微观都是成立的。电荷是使物质间发生电相互作用的一种属性电荷是使物质间发生电相互作用的一种属性 & 电荷的基本性质电荷的基本性质自然界中带电体的电量是基本电荷单元自然界中带电体的电量是基本电荷单元e的整数倍。的整数倍。6x0yzr1r2r12r21+q1+q2F21F12是是静止点电荷
6、相互作用的基本实验规律静止点电荷相互作用的基本实验规律一一 库仑定律库仑定律真空中真空中两个静止两个静止 之间的相互作用力之间的相互作用力 0 :真空电容率或真空介电常量真空电容率或真空介电常量 & 库仑定律与电力叠加原理库仑定律与电力叠加原理点电荷点电荷 7静电力的特征：静电力的特征：1.就质子与电子的相互作用力来说就质子与电子的相互作用力来说,静电力比万有引力要强约静电力比万有引力要强约1039倍倍.2.电磁作用是长程力电磁作用是长程力.3.电荷间的相互作用力有吸引和排斥两种形式电荷间的相互作用力有吸引和排斥两种形式, 因此电磁力可予以屏蔽因此电磁力可予以屏蔽.8 原则上可以解决静电学的全
7、部问题原则上可以解决静电学的全部问题库仑定律库仑定律+ + 力的叠加原理力的叠加原理力的叠加原理力的叠加原理x0yzr1+q1-q2+q3Q QF1F2r2F二二 电力的叠加原理电力的叠加原理9 1.电场的基本性质电场的基本性质 (electric field) 2.静电场静电场 描述场中各点电场大小描述场中各点电场大小,方向的物理量方向的物理量电场强度电场强度电场强度电场强度q0F 对放其内的任何电荷都有作用力对放其内的任何电荷都有作用力. . 电场力对移动电荷作电场力对移动电荷作功功. . 相对于观察者静止的电荷产生的电场相对于观察者静止的电荷产生的电场 是电磁场的一种特殊形式是电磁场的一
8、种特殊形式电场的物质属性电场的物质属性. .带电体带电体 一一 电场电场&电场和电场强度电场和电场强度10检验电荷检验电荷q0, ,在电场中受力在电场中受力F. .q02F1q01(-)F2q 1 0q 2 R时时 解：解： 设圆环带电量为设圆环带电量为q,半径为半径为R .应熟记上述结果应熟记上述结果 dq= dlRp xxr0当当q q在在环上分布不均匀时环上分布不均匀时不变不变不一定为零不一定为零对于对于x轴之外的点处场复杂，同学可以编程模拟分析轴之外的点处场复杂，同学可以编程模拟分析 24p xxrR d0例例:均匀带电圆盘轴线上一点的场强均匀带电圆盘轴线上一点的场强. 设圆盘带电量为
9、设圆盘带电量为q,解：解： 由上题结果由上题结果请思考请思考均匀带电球体外均匀带电球体外一点的场强如何求解？一点的场强如何求解？1. x R ,2. x R ,半径为半径为R .，25两个无限大平面平行放置，两个无限大平面平行放置，带电量都是带电量都是，如图。则如图。则在在、三个区域的电场强度大小分别是：三个区域的电场强度大小分别是：A. 0，0，0B.C. D.E.F.G.26两个无限大平面平行放置，分别两个无限大平面平行放置，分别带等量异号电荷带等量异号电荷，如如图。则在图。则在、三个区域的电场强度大小分别：三个区域的电场强度大小分别：A. 0，0，0B.C. D.E.F.G.-27作业：书P192 9.1, 9.4, 9.7, 9.8 习题书： P47 (三) 1, 5, 728
