大学物理上册期中复习课件.ppt

电磁学 Electromagnetism 研究物质电磁运动、电磁相互作用规律 及其应用的学科。 ? 静止电荷的电场 (第5章） ? 恒定电流的磁场 （第6章） 电磁感应 电磁场理论（第7章） 麦克斯韦电磁场理论 第五章 静止电荷的电场 (Electrostatic Field ) 真空中的静电场（1-5） 静电场的能量（10） 静电场中的电介质（8-9） 静电场中的导体（6-7） 真空中的静电场 [基本要求] 1.搞清电场强度和电势这两个基本概念和它们之间的联系； 2.掌握反映静电场性质的两个基本定理—高斯定理和静电场的环路定理的重要意义及应用； 3.学会从已知的电荷分布求场强和电势的分布。 §5-1 电荷 库仑定律 一.电荷 (Electric charge) 1. 正负性 两种 2. 量子性 (charge quantization ) 1913年，密立根用液滴法从实验中测出所有电子都具有相同的电荷，而且带电体的电荷是电子电荷的整数倍。 电荷的这种只能取离散的、不连续的量值的性质，叫作电荷的量子化。电子的电荷e 称为基元电荷，或电荷的量子。 电子电量 e 带电体电量 q = ne, n =1,2,3,... 单位是C，称为库仑，简称库 3. 守恒性 (Charge conservation) 在一个孤立系统中总电荷量是不变的。即在任何时刻系统中的正电荷与负电荷的代数和保持不变，这称为电荷守恒定律。 4. 相对论不变性 电荷的电量与它的运动状态无关 1986年国际推荐值 近似值 例如 库仑 (Charles - Augustin de Coulomb 1736 ~1806) 法国物理学家 1773年提出的计算物体上应力和应变分布情况的方法，是结构工程的理论基础。 1779年对摩擦力进行分析，提出有关润滑剂的科学理论。 1785~1789年，用扭秤测量静电力和磁力，导出著名的库仑定律。 他还通过对滚动和滑动摩擦的实验研究，得出摩擦定律。 二. 库仑定律 (Coulomb’s Law) 库仑? (Charlse-Augustin de Coulomb 1736 ~1806) ??? 法国工程师、物理学家。1736年6月14 日生于法国昂古莱姆。1806年8月23日在巴黎逝世。 ??? 早年就读于美西也尔工程学校。离开学校后，进入皇家军事工程队当工程师。法国大革命时期，库仑辞去一切职务，到布卢瓦致力于科学研究。法皇执政统治期间，回到巴黎成为新建的研究院成员。 ??? 1773年发表有关材料强度的论文，所提出的计算物体上应力和应变分布情况的方法沿用到现在，是结构工程的理论基础。1777年开始研究静电和磁力问题。当时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，这导致他发明扭秤。1779年对摩擦力进行分析，提出有关润滑剂的科学理论。还设计出水下作业法，类似现代的沉箱。1785~1789年，用扭秤测量静电力和磁力，导出著名的库仑定律。 1. 点电荷 (一种理想模型) 带电的几何点。当带电体的大小、形状与带电体间的距离相比可以忽略时,这些带电体可视为点电荷。 2. 库仑定律 1785年，库仑扭称实验 处在静止状态的两个点电荷，在真空（空气）中的相互作用力的大小，与每个点电荷的电量成正比，与两个点电荷间距离的平方成反比，作用力的方向沿着两个点电荷的连线。 电荷q1 对q2 的作用力为 同号排斥 异号吸引 方向 电荷q2对q1的作用力 真空中的电容率（介电常数） (Permittivity of vacuum) 讨论： (1) 库仑定律适用于真空中的点电荷； (2) 库仑力满足牛顿第三定律； (3) 一般 三. 电场力（库仑力）的叠加 受的力： 对n个点电荷： 对电荷连续分布的带电体 Q r 库仑定律 静电力叠加原理 静电学的最基本规律 静电学的基本规律 原则上，有关静电学的问题都可用这两条规律解决。 例如，在求两个带电体之间作用力时，若不能把它们当作点电荷，就无法直接应用库仑定律，这时根据上述叠加原理，可将它们划分成无数个能看成为点电荷的小块，求出一个带电体上每一小块对另一带电体上每一小块的相互作用力，再求其矢量和，就可得到两个带电体之间相互作用的静电力。 解: 氢原子核与电子可看作点电荷 万有引力为 两值比较 结论：库仑力比万有引力大得多，所以在原子中，作用在电子上的力，主要是电场力，万有引力完全可以忽略不计。 例 在氢原子中，电子与质子之间的距离约为