电磁学-西安电子科技大学课件.ppt

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1、《电磁学》多媒体教学课件西安电子科技大学理学院1第一章——静电场恒定电流场第一章静电场§1静电的基本现象和基本规律§2电场电场强度§3高斯定理§4电势及其梯度§5静电场中的导体§6静电能§7电容和电容器§8静电场边值问题的唯一性定理§9恒定电流场2第一章——静电场恒定电流场一、两种电荷§1静电的基本现象和基本规律1、定义：带电的物体叫电荷。（或能够参与电磁相互作用的物体）2、电荷的种类：正电荷和负电荷；3、电量：电荷带电的多少或参与电磁相互作用的强弱。4、电量的单位：C（库仑）5、电荷的基元性（量子性）：任何电荷的电量总是电子电量的正负整数倍。3第一

2、章——静电场恒定电流场二、静电感应电荷守恒定律1.静电感应现象+++++++++感应电荷§1静电的基本现象和基本规律4第一章——静电场恒定电流场例如，电流的连续性，基尔霍夫定律，微观粒子的衰变等都证明了电荷的守恒。电荷守恒定律的表述：电荷既不能被创造，也不能被消灭，它们只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，也就是说，在任何物理过程中，电荷的代数和是守恒的。电荷守恒定律是物理学中普遍的基本定律§1静电的基本现象和基本规律2.电荷守恒定律5第一章——静电场恒定电流场§1静电的基本现象和基本规律三、导体、绝缘体和半导体导体——

3、导电性能很好的材料。电荷能够从产生的地方迅速转移或传导到其它部分的物体。电介质（绝缘体）——导电性能很差的材料。电荷只能停留在产生的地方的物体。半导体——导电性能介于导体和绝缘体之间的材料。对温度、光照、压力、电磁场等外界条件极为敏感。（各种金属、电解质溶液）（云母、胶木等）6第一章——静电场恒定电流场§1静电的基本现象和基本规律四、库仑定律(CoulombLaw)1785年，库仑通过扭称实验得到。1.表述：在真空中，两个静止点电荷q1及q2之间的相互作用力的大小和q1与q2的乘积成正比，和它们之间距离r的平方成反比；作用力的方向沿着它们的联线，同号电

4、荷相斥，异号电荷相吸。2、库仑定律的数学表达式：q1q2rF7第一章——静电场恒定电流场§1静电的基本现象和基本规律点电荷：只带电荷而没有形状和大小的物体。3、讨论：库仑定律只适合于真空中的点电荷相互作用。比例系数k可以表示为：这里ε0称为真空中的介电常数。实验发现：在10-15米至103米范围内库仑定律都成立。这表明库仑力是长程力。库仑力遵守牛顿第三定律。8第一章——静电场恒定电流场§1静电的基本现象和基本规律4、静电力的叠加原理：离散状态连续分布作用于某电荷上的总静电力等于其他点电荷单独存在时作用于该电荷的静电力的矢量和。9第一章——静电场恒定电流

5、场§2电场电场强度实验证实了两静止电荷间存在相互作用的静电力，但其相互作用是怎样实现的？电荷电场电荷场是一种特殊形态的物质，具有能量、质量、动量。实物物质场一、电场静电场——相对于观察者静止且电量不随时间变化的电荷产生的电场。电场对场中电荷施以电场力作用。电场可以脱离电荷而独立存在，在空间具可叠加性。10第一章——静电场恒定电流场§2电场电场强度二、电场强度(electricfieldstrength)电场强度场源电荷试验电荷描述电场的物理量之一，反映力的作用。引入试验电荷——点电荷（电量足够小，不影响原电场分布;线度足够小。）1.定义：电场中某点的电

6、场强度，其大小等于单位电荷放在该处所受的电场力的大小，其方向与正电荷在该处所受电场力的方向一致。单位：牛顿/库仑或伏特/米11第一章——静电场恒定电流场§2电场电场强度1.由是否能说，与成正比，与成反比？讨论2.一总电量为Q>0的金属球，在它附近P点产生的场强为。将一点电荷q>0引入P点，测得q实际受力与q之比为，是大于、小于、还是等于P点的?12第一章——静电场恒定电流场§2电场电场强度2.点电荷电场：根据库仑定律，有+q-q13第一章——静电场恒定电流场§2电场电场强度三、电场强度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电场强

7、度的叠加原理点电荷系在某点产生的场强，等于各点电荷单独存在时在该点分别产生的场强的矢量和。——场强叠加原理14第一章——静电场恒定电流场§2电场电场强度电荷连续分布情况电荷体密度点处电场强度15第一章——静电场恒定电流场§2电场电场强度电荷面密度电荷线密度16第一章——静电场恒定电流场§2电场电场强度例1求电偶极子连线上一点A和中垂线上一点B的场强。解：两个相距为l的等量异号点电荷+q和-q组成的点电荷系，当讨论的场点到两点电荷连线中点的距离远大于l时，称这一带电系统为电偶极子。——称为该电偶极子的电偶极矩（电矩）。17第一章——静电场恒定电流场§2电

8、场电场强度18第一章——静电场恒定电流场§2电场电场强度（方向如图）19第一章——静电场恒定电