【正文】 祝大家 在新的學期取得 更大的勝利！ 總學時 48學時 主要內容 1）電磁學（ 30學時）； 2）相對論（ 4學時）； 3）量子力學（ 14學時）； 一 電磁學的研究對象 物理學研究物質間 相互作用 及其 運動規(guī)律 的科學 ? 任何物質運動形態(tài)都是物質間各種相互作用的結果 ? 任何自然現象都是物質運動形態(tài)的表現 結論：以研究自然運動及規(guī)律為根本任務的物理學，核心 之任務就是研究各種物質間的相互作用及其運動規(guī)律 電磁學研究物質間電磁 相互作用 及其 運動規(guī)律 的科學 二 電磁場的研究方法 1.“實物物質” 的研究方法 “實物”：由原子、分子等微觀粒子構成的物質形態(tài) “場物質”：通常將彌漫于空間、不是由原子、分子等微 觀粒子構成的物質形態(tài)，稱為“場” ? 從 物理角度 ，場是一種彌漫于空間的物質形態(tài)，它是相 對于“實物”的物質形態(tài)而言的 ? 從 數學角度 上，場是某一物理量的某種時空分布 “實物”的研究方法 研究實物物質間相互作用的 力的性質 研究實物物質間相互作用的 能的性質 2.“場物質” 的研究方法 (1).場與力的相互作用 作用力的本質：力的相互作用是由 力的傳播子來實現的 種類引　力弱　力電磁力強　力作用對象所有粒子大多數粒子帶電粒子強　子作用距離 ( c m )? 1 0 1 6相對強度 ( 1 0 1 3c m ) 處 力的傳播子引力子？中間玻色子光子 (? )膠子 ( g )1?10 3 8 1 0 1 3102 1 0 3 8(2).研究場的基本方法 標量場：場量只與空間和時間參量有關，與方向無關 矢量場：場量不僅與空間和時間參量有關，而且與方向有關 地形等高線 例：地形等高線 等值面：等高面 ——等高線 ——標量 等高線的法向導數即梯度 結論：等值線反映標量場分布 梯度反映標量場變化最快的方向 kzUjyUixUUA ???? ???????????ldAU ba ?? ??? Faraday 例：水流場與水流線 場線 ? 場線上任意一點的切線，表示該點矢量場的方向 ? 空間點上場線的疏密程度，表示該點場的大小 通量 ：通過與場線垂直的截面上的場線條數 ?? ??? s sdA ?? 與環(huán)量 zyxAAAzyxkjiA?????????????旋度 ? ???? ??? ls ldAsdA ???? )(環(huán)量定理 例：渦旋水流場與環(huán)量 環(huán)量：水流環(huán)量 旋度：渦旋強度 結論 ：旋度反映空間點上環(huán)流的強度 ：庫侖定 律、電場強度、電場散度 ：靜電場 作功、電勢能、電場能量 電磁學 靜電學 靜磁學 電磁學 真空、金屬 中靜電荷與 靜電場 介質中的 靜電荷與 靜電場 穩(wěn)恒電勢差 與穩(wěn)恒電場 靜電荷產 生的靜電場 磁場對電荷與 電流的作用 磁現象的 電本質 磁場的性質 散度與旋度 磁產生電 電產生磁 電磁場的 散度與旋度 麥克斯韋方程組 內容結構 第十七章 靜電場教學要求： 掌握靜電場的電場強度和電勢的概念以及電場 強度疊加原理和電勢疊加原理。掌握電勢與電場 強度的積分關系。能計算一些簡單問題中的電場 強度和電勢。了解電偶極矩概念。能計算電偶極子 在均勻電場中所受的力和力矩。 理解靜電場的規(guī)律：高斯定理和環(huán)路定理。 理解用高斯定理計算電場強度的條件和方法。 本章重點： 靜電場的電場強度和電勢 ,靜電場的高斯定理和 環(huán)路定理。 本章難點： 場的概念建立及場與物質的相互作用，電勢與 電勢能，矢量積分。 返回目錄 下一頁 上一頁 第十七章 靜電場 electrostatics 。: 產生的電場相對觀測者靜止的電荷靜電場.432).1量電場的能量、動量、質）物質性　　　　　　矢量迭加）迭加性　　　　　　環(huán)流定理）保守力場　　　　　?。┯性磮觯ǜ咚苟ɡ砻鑼戩o電場性質：??? E?abUAWFUE電勢差場作功電勢能場對電荷作用力電勢主要物理量：電場強度,,??的相互作用規(guī)律本章研究靜電場與物質Ce ???∈ 第十七章 靜電場 electrostatics +Q d 點電荷 :當帶電體的線度與它到其它帶電體之間距 離或到研究點之間的距離足夠小 (dr),因而可忽 略其大小 ,將電荷看成集中于一點的帶電體 . r 場點 P 注意 :1)點電荷的概念具有相對性 。 2)不能看成點電荷的 帶電體可看成無窮多 個點電荷的集合 . + + + + + + + + + + + + + dq 場點 r q1 + F12 + q2 F21 r + q1 q2 F12 F21 ?? 同號為斥力21 ,)( qqa2212112 rqqkFF???大?。? 方向： 同性相斥， 異性相吸。 兩個點電荷之間的相互作用力的大小和它們的電量的乘積成正比，與它們之間的距離的平成反比。作用力的方向在兩點電荷的連線上，且“同性相斥 ，異性相吸”。 K=9?109牛頓 米 2/ 庫侖 2= 9?109米 /法 rr qqF???4 1 2 210???真空中：120 1 ????k??其中r q1 + + q2 r + q1 q2 庫侖 2 /牛頓 米 2 有理化 形式 為真空中的介電常數（或真空中的電容率） 注意： 21 qq? 為代數量 為施力點電荷指向受力點 電荷的單位矢量 ? rrr ????r??r??F? F?r??r??F?F?rrrqqrrqqF ??????? 032122141?41 ??? 其中介質中： ???.,),(,.,:的作用力從而減弱了帶電體之間荷量當于減少了帶電體的電其宏觀效果相束縛電荷現極化電荷電介質會發(fā)生極化而出時當帶電體處于電介質中不導電電介質就是絕緣體介質中?_ _ _ _ _ _ _ + + + + + + 11:)(:1221200???????rrrSINmC??????介質中，且真空中用名：相對介電常數）電介質相對電容率（曾：真空介電常數）：真空電容率（曾用名介質介電常數）介質電容率（曾用名：1q 2qr?r??F?庫侖定律的適用條件 ? 1. 點電荷 ? 2. ? 3. 真空 mrm 415 1010 ???000qFEqFFq?????場強度為本身的性質，則定義電關的量，它反映了電場是一個與實驗電荷無，比值力為在電場中某一點所受的實驗電荷試驗電荷 q0的條件 : A、 試驗電荷的電量 q0足夠小 。 B、 q0 的幾何尺寸足夠小 . 0qFE ?? ?q0 + F?aE?電場 0qFE ?? ?換能量他帶電體相互作用，交可以和其質量動量具有能量電場是物質的一種形式）與否無關。與其它電荷存在其周圍就有電場只要空間有電荷存在,.2,).1單位： ? ? ? ?? ? 米伏特庫侖牛頓 /0???qFE??2. 強調幾點： 3）利用定義可求實驗電荷在電場中某點所受 的力。 EqF ?? 0?0q為正值時， E?F? 與 一致； 0qF?為負值時， E?與 相反。 F?+ 0qF?+ 0q2）點電荷 的場強 Q + Q E?r??a r?rrQqF???4 200???0q在 a點引入實驗電荷 受 力 F?由場強的定義： 0qFE???r??a r?rrQE??304 ???或： rrQ ??4 20???E?rrr????為源點指向場 點的單位矢量 討論 ： E? ? 僅決定于場源電荷 Q及場點的位矢 r?是描述電場的位置點函數。 ? Q0， E? r?與 方向一致； 2rE? 與 成反比。 Er0qFE??? rrQE??304 ???或： rrQ ??4 20???? Q0， E? r?與 方向相反； 1Q 2Q3Q iQnQ0qir?0002010 qFqFqFqFqF ni ????? ?????????????????????????????? niiiiniini rrQEEEEEE1 2121 ?41 ?????????即：ni FFFFF????? ????????????21實驗表明，電場力滿足迭加原理 空間某點的場強等于各點電荷單獨 存在時在該點產生場強的矢量和 有一對帶等量異性電荷 177。 q的電偶極子， 相距 。求兩電荷連線上一點 和中垂線上一點 的場強 。（ 點到偶極子中點 O的距離為 r。 ） 39。, pp39。ppllqp e ?? ?ep?+ q q?l??p?p??orr長線上一點的場強求電偶極子軸線延2)2/(4 lrqE????? 2)2/(4 lrqE?????32242242)2/1()2/1(42)2/()2/(41rPrlrlrq r llrqlrqEEE????????????????????????)(423 lrrPE ?????ep?+ q q?l??p?o r?E??E?E?0qr?dqrrdqEd ?? ?4 1 2????? ??? qq rrdqEdE????412??q體電荷密度）體分布面電荷密度）面分布線電荷密度　線分布:3:2:)1??????dvdqdsdqdldq???式，步驟如下：具體計算時應采用分量**方向。并畫出表達式，寫出取微元）取合適的坐標系，再（EdEddq??1zyx dEdEdE ，）寫出分量：（ 2??? ??? zzyyxx dEEdEEdEE ，積分求出：)4(微元法kEjEiEE zyx???????)5((3)對稱性分析可簡化計算，能使我們立即判斷電場強度的某些分量為零 、例 1 ，棒外，總電荷量為點的場強。設棒長為計算均勻帶電細棒外一 QL點的場強。求，和間夾角分別為和棒兩端的連線與棒之，離開棒的垂直距離為一點PPaP 21 ??:解P Y o X a 1? 2??Ed?