大学物理 马文蔚 课堂笔记30.ppt

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1、1电磁学--物理学的第二次大综合法拉第的电磁感应定律：电磁一体麦克斯韦方程:电磁场统一理论（19世纪中叶）赫兹在实验中证实电磁波的存在，光是电磁波.技术上的重要意义：发电机、电动机、无线电技术等.库仑定律：电荷与电荷间的相互作用,电场（磁极与磁极间的相互作用,磁场）奥斯特的发现：电流的磁效应，安培发现电流与电流间的相互作用规律./162第五章静电场/163§5.1电荷的量子化电荷守恒定律一、电荷相互摩擦后的物体,能吸引轻小物体,就说带了电,或说物体有了电荷.带有电荷的物体叫做带电体实质:电子从一个物体转

2、移到了另一个物体.原子的线度:~0.310-10m--~310-10m,即~0.3Å--~3Å.原子核的线度:~510-15m，即--510-15fm(费米).电子的线度:<<110-16m，即<<0.1fm.物质是由原子组成,原子是中性的,由带正电的原子核和带负电的电子组成.2.电荷量子化:汤姆逊、密立根等从实验中测得所有带电体的电荷都是电子电荷的整数倍,即电荷的基本性质:1.电荷有正负之分:正常情况下,原子为中性;当物体中原子得到多余的电子时,物体带负正;当物体中原子失去电子时,物体带负正

3、.电子带负电./16电荷单位:库仑,符号为C.4§5.1电荷的量子化电荷守恒定律3.同号电荷相互排斥，异号电荷相互吸引.二、电荷守恒定律电子可以从一个物体移到另一个物体,从而使物体的带电量发生变化;一个物体的带电量增加,另一个物体的带电量减少,但两个物体的总带电量不变.象能量守恒定律、动量守恒定律等一样，电荷守恒定律是自然界的基本守恒定律之一.电荷守恒定律：在孤立系统中,电荷的代数和保持不变.AB两个电荷之间有相互作用,作用力与哪些因素有关呢?首先对这个问题进行系统研究的是法国物理学家库仑,他在大量实验

4、的基础上总结出了一个定律:库仑定律/16电子电荷绝对值：5§5.2库仑定律一、点电荷模型点电荷:带有电荷的几何点(没有体积的带电体).实际问题中:当带电体的线度d远比带电体间的距离小时,带电体可视为点电荷.点电荷是一个理想模型.当d<

5、6库仑定律的数学表达式:电荷q2受到电荷q1的作用力为§5.2库仑定律库仑力遵守牛顿第三定律:0称为真空电容率.在国际单位制(SI)中,0和k为式中注意:当电荷不是在真空中而是在某种媒质中时,库仑定律仍成立,但此时比例常数k和与媒质的性质有关。即媒质中的库仑定律可写为/16称为媒质的电容率7例在氢原子内,电子和质子的间距为5.310-11m;求它们之间电的相互作用力和万有引力,并比较这两种力的大小.解已知电子和质子的质量和带电量为§5.2库仑定律电子和质子之间的万有引力为库万力与万有引力之比为

6、（可见，微观领域中,万有引力比库仑力小得多,可忽略不计.）/16电子和质子之间的库仑力为8§5.3电场强度电荷电场电荷场是一种特殊形态的物质.实物物质场实验证实了电荷之间有力的相互作用,作用力通过什么方式传递(实现)?场的观点:电荷之间的相互作用是通过电场实现的。这种观点是正确的.电场：任何电荷的周围都存在电场.电场是客观存在的物质.一、静电场静电场：静止电荷在其周围产生的电场.特殊性表现在哪？多个电荷的电场可以占据同一空间超距作用的观点:作用力不需要媒介、不需要时间；这种观点是错误的./16如何定量描

7、述静电场？9§5.3电场强度单位电场中某点处的电场强度等于位于该点处的单位试验电荷所受的力，其方向为正电荷受力方向.若已知电场强度E,则电荷q在电场中受力为：场源电荷：试验电荷如右图所示,电荷Q在其周围产生一个场,为了描述电场的性质,可以引入一个试验电荷q0.二、电场强度电场强度的定义：/16测量表明,试验电荷q0所受的电场力与电荷q0的比值F/q0与电荷q0无关,仅取决于电场本身.试验电荷:为点电荷、且足够小故对原电场几乎无影响.10§5.3电场强度解由电场强度的定义，得大小方向：与x轴的负方向的夹角

8、为（如图所示）例题/1611§5.3电场强度三、点电荷的电场强度所以正点电荷Q的电场强度为正点电荷电场分布/17+q0正点电荷Q的电场负点电荷Q的电场试验电荷q0受的作用力+q0所以负点电荷Q的电场强度为负点电荷电场分布12§5.3电场强度四、电场强度的叠加原理由力的叠加原理得，所受合力点电荷对的作用力故处总电场强度对多个点电荷组成的点电荷系,如图由此可得，电场强度的叠加原理点电荷系所激发的电场中某点处的电场强度等于各个点电荷单独存在时对该