《静电场及计算》PPT课件.ppt

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1、第二篇电磁学1865年麦克斯韦提出电磁场理论1820年奥斯特发现电流对磁针的作用公元前600年1831年法拉第发现电磁感应古希腊泰勒斯第一次记载电现象电磁学是研究物质间的电磁相互作用以及电磁场的产生、变化和运动的学科。电磁学的主要内容：电荷、电流产生电场和磁场的规律；电场和磁场的相互作用；电磁场对电流、电荷的作用；电磁场中物质的各种性质。学习电磁学的意义：在现代物理学中的地位是非常重要的。深入认识物质结构。是学习电工学、无线电电子学、自动控制、计算机技术等学科的基础。与力学相比，电磁学的思路和方法都不同。力　学：从牛顿定律出发，得到动量及动能的规律。电

2、磁学：电现象、磁现象、电生磁、磁生电、电磁场方程组。电磁学中主要的数学方法：微元积分法、矢量代数。电学和磁学，思路相似，其规律在形式上也有很多相似的地方。学好电学是学好磁学的基础!StaticElectricField第七章真空中的静电场7.3高斯定理7.1电荷库仑定律第7章真空中的静电场内容7.2电场电场强度7.4静电场力的功电势7.5等势面电场强度与电势的微分关系一、掌握描述静电场的两个物理量——电场强度和电势的概念，理解电场强度是矢量点函数，而电势V则是标量点函数。二、理解高斯定理及静电场的环路定理是静电场的两个重要定理，它们表明静电场是有源场和

3、保守场。三、掌握用点电荷电场强度和叠加原理以及高斯定理求解带电系统电场强度的方法；并能用电场强度与电势梯度的关系求解较简单带电系统的电场强度。四、掌握用点电荷和叠加原理以及电势的定义式求解带电系统电势的方法。五、了解电偶极子概念，能计算电偶极子在均匀电场中的受力和运动。教学基本要求7.1电荷库仑定律7.1.1电荷（Charge）电荷的种类：正电荷、负电荷电荷的性质：异号相吸、同号相斥原子间电荷的相互作用、电荷的转移、重新分配，构成了宏观物体乃至整个物质世界的多姿多彩和千变万化。例如摩擦起电，就是两种不同质料的物体间电子转移导致的结果。古老的摩擦起电机可

4、以说，从原子到活细胞，广大物质领域的物理、化学性质，在很大程度上都依赖电的作用力。而石墨变金刚石，是晶体结构的变化，源于碳原子及核外电子的重新分配。制造电荷用的维姆胡斯机(公元1882年)验电器一、电荷的量子化（ChargeQuantization）电子电荷电荷具有最小单元：在自然界中，任何带电体的电量都是这一最小电量e的整数倍，即：这个特性叫做电荷的量子化。1964年，盖尔-曼(M.Gell-Mann)预言：更基本的粒子夸克和反夸克的电量应取±e/3或±2e/3。但实验上尚未直接证明。电子的电荷e称为基元电荷，或电荷的量子。宏观物体，可认为电荷连续分

5、布。二、电荷守恒定律（LawofConservationofCharge）表述：在一个和外界没有电荷交换的系统内（即孤立系统中），正负电荷的代数和在任何物理过程中都保持不变。γ光子不带电，而电子对的产生和湮灭并不破坏电荷守恒的假设。+-电子对产生现代实验电子对湮灭-+电荷既不能被创造，也不能被消灭，只能从一物体转移到另一物体，或从物体的一部分转移到另一部分，并且在转移的过程中保持总数不变。点电荷：当带电体的大小、形状与带电体间的距离相比可以忽略时，就可把带电体视为一个带电的几何点。（一种理想模型）条件：库仑定律直接给出的是点电荷之间相互作用的规律。7.

6、1.2库仑定律(Coulomb’sLaw)1785年，法国科学家库仑在扭称实验的基础上，提出了库仑定律。库仑诞生在法国南部的昂古列姆，他从小勤奋好学，后来当上了工兵队的技术军官，成为建造要塞的专家。最初从事材料的摩擦及扭转方面的研究，于1781年被选为法国科学院院士。以后兴致又转到电学方面，并用他自发明的扭力天平作为测力计，得到著名的平方反比定律。库仑（法国物理学家）（C.A.Coulomb,1736—1806)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。1785~17

7、89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。库仑（法国物理学家）（C.A.Coulomb,1736—1806)库仑扭称实验装置真空中，两个静止点电荷之间的相互作用力（静电力）的大小，与它们的电量乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比，作用力的方向沿着这两个点电荷的连线，同号电荷相斥，异号电荷相吸。单位矢量，方向从施力者指向受力者。电荷q1对q2的作用力为：库仑定律的表述：库仑定律令：库仑力遵守牛顿第三定律。ε0：真空电容率或介电常数1）q1q2>0,与同向；讨论：q1q2<0,与反向；2）式中的

8、方向：从施力电荷指向受力电荷。式中的方向：从施力者指向受力者。注意：库仑定律是实验定律，只适用