第一章 电磁学基本规律

《第一章 电磁学基本规律》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第一章静电学的基本规律教学要求：1、理解点电荷的概念；深刻领会库仑定律的内容；熟练运用库仑定律和迭加原理计算静电力。2、理解静电场的客观存在及其物质性；牢固掌握电场强度的概念及其基本方法。3、深入理解高斯定理的物理意义；牢固掌握其内容，并会熟练地用它求特定条件下的场强分布。4、深入理解静电场的有势性，静电场环路定理的实质及电势与场强的微分关系，牢固掌握电势和势差的意义及计算方法。5、掌握静电能的概念并会计算静电能。教学重点：1、库仑定律2、电场强度、电势3、高斯定理教学难点：1、电势梯度2、电偶极子的电强及在外场中静电能3、电场对电偶极子的作用§1.1物质的电结构电荷守恒定律§

2、1.2库仑定律§1.3电场和电场强度§1-4电势§1.5高斯定理§1-6静电能§1.1物质的电结构电荷守恒定律1、电荷摩擦起电（1）什么是电荷当物体具有吸引轻小物体的能力，该物体带了电或有了电荷。带电的物体称带电体，带电体所带电荷数量的多少叫做电量。（2）电荷是怎样产生的？①摩擦起电②感应起电绝缘体在摩擦起时能够保持电荷。导体在摩擦起时不能保持电荷。（3）电荷的正负是如何规定的？1747年美国科学家Franklin最早对电荷的正负作了规定：玻璃与丝绢摩擦后，玻璃所带的电荷为正电荷，凡与它有吸引的电荷为负电荷。（4）带电体之间有相互作用吗？实验表明：同类电荷相互排斥，异类电荷相互

3、吸引。2、电子、质子、夸克（1）物质的电结构从物理和化学的观点来看，物质由原子、分子构成，而原子是由电子、质子和中子构成。质子和中子是原子核的组成部分，统称核子。（2）电子是“基本”粒子吗？迄今为止实验和理论都未发现电子具有内部结构，电子的电荷e是电荷的最小单元。1909年，密立根MiUiken做了著名的油滴实验，得出重要结论：电荷是量子化的，存在着基本电荷。这个基本电荷就是电子电荷。任何带电体的电荷只能是电子电荷的整数倍，即q=Ne1917年密立根宣布电子的电荷值是（1.591±0.002×C1986年基本电荷的国际标准值为1.60217733×C（3）质子与中子质子带正电，

4、电量与电子的相等，中子不带电。质子可以稳定独立存在，中子则不稳定，它将衰变（半衰期13min）为一个质子、一个电子和一个中微子，即n→p+e+质子与中子的质量相同约为电子质量的1840倍（4）什么是夸克？1964年盖尔—曼（M.Gell-Mann）提出了夸克模型。夸克有6种即上夸克、粲夸克、底夸克、下夸克、奇夸克和顶夸克，前三种夸克带电量，而后三种夸克带电量。一切强子都是由夸克组成的。迄今尚未观察到自由夸克。3、电荷守恒定律大量实验事实表明：电荷具有守恒性，即在任何时刻，存在于孤立系统内部正电荷与负电荷的代数和恒定不变，这一结论称为电荷守恒定律。①电荷守恒定律与参照系的选择无关

5、。电荷是一相对不变量。②电荷守恒定律与电荷的量子性有关。③电荷守恒定律与电子的稳定性有关。4、导体和绝缘体导体：允许电荷通过的物体。第一类导体：电荷迁移时质量不迁移。第二类导体：电荷迁移时质量也迁移。绝缘体（电介质）：不允许电荷通过的物体。半导体：介于导体与绝缘体之间的材料。如锗、硅等。§1.2库仑定律1、电荷的概念、库仑定律（1）点电荷如果带电体的线度比它与其他带电体之间的距离小得多，在研究它与其他带电体的相互作用时，可以把它当作一个几何点处理。（2）库仑定律1785年库仑通过实验总结了两个静止点电荷间相互作用力的规律：①同号电荷相互排斥，异号电荷相互吸引。②作用力沿两点电荷

6、的连线。③力的大小正比于每个点电荷电量的多少。④力的大小反比于两点电荷之间距离的平方。：对的作用力：到的矢径的大小，方向由指向：指向方向的单位矢量当与同向时作用力为排斥力；当与反向时作用力为吸引力。对的作用力为在SI单位中，称为真空介电常数。库仑定律表示为①库仑定律只适用于点电荷。不是根本性的限制条件，带电体之间相互作用也可以用库仑定律求解。②库仑定律只适用于真空。真空的条件是除两个点电荷外无其他电荷存在。但真空条件并非必要，是可以除去的，这是因为根据力的独立作用原理，两个点电荷之间是作用力，并不因为其他电荷的存在而有所影响。③库仑定律只适用于静止。静止条件是指两个点电荷相对观

7、察者都处于静止状态。静止条件可以放宽，即施力电荷（源电荷）静止，受力电荷可静止，也可运动。④静电力是有心力，服从平方反比律，具有径向性，球对称性。⑤库仑定律是一条实验定律⑥库仑力属于是长程力。近代物理与地球物理的实验表明，距离在10-17m到107m的尺度范围内，电力平方反比率是可靠的。2、叠加原理当几个点电荷同时存在时，任一点电荷所受到的力等于所有其他点电荷单独作用于该点电荷的库仑力的矢量和，这一结论称为叠加原理。设有n个点电荷组成的体系，第j个点电荷qj作用于第i个点电荷qi的库仑力为根