电磁学第一章(3)PPT课件
合集下载
大学物理《电磁学》PPT课件
电场性质
对放入其中的电荷有力的作用 ，且力的方向与电荷的正负有 关。
磁场性质
对放入其中的磁体或电流有力 的作用，且力的方向与磁极或
电流的方向有关。
库仑定律与高斯定理
库仑定律
描述真空中两个静止点电荷之间的相互作用 力，与电荷量的乘积成正比，与距离的平方 成反比。
高斯定理
通过任意闭合曲面的电通量等于该曲面内所包围的 所有电荷的代数和除以真空中的介电常数。
当导体回路在变化的磁场中或导体回路在恒定的磁场中运动时
，导体回路中就会产生感应电动势。
法拉第电磁感应定律公式
02
E = -n(dΦ)/(dt)。
法拉第电磁感应定律的应用
03
用于解释电磁感应现象，计算感应电动势的大小，判断感应电
动势的方向。
自感和互感现象分析
自感现象
当一个线圈中的电流发生变化时 ，它所产生的磁通量也会随之变 化，从而在线圈自身中产生感应 电动势的现象。
程称为磁化。随着外磁场强度的增大，铁磁物质的磁感应强度也增大。
03
铁磁物质的饱和现象
当铁磁物质被磁化到一定程度后，其内部磁畴的排列达到极限状态，此
时即使再增加外磁场强度，铁磁物质的磁感应强度也不会再增加，这种
现象称为饱和现象。
04
电磁感应与暂态过程
法拉第电磁感应定律及应用
法拉第电磁感应定律内容
01
06
现代电磁技术应用与发展趋势
超导材料在电磁领域应用前景
超导材料的基本特性：零电阻、完全抗磁性
超导磁体在MRI、NMR等医疗设备中的应用
超导电缆在电力传输中的优势及挑战
高温超导材料的研究进展及潜在应用
光纤通信技术发展现状及趋势
基础物理课件PPT-第20讲-电磁学-第一章-静电场
平面: G-面如图, 易得:
E 20
常量
S
厚平板: G-面同前.
考试题:一无限大均匀带电的厚平板，厚度为d，体电 荷密度为ρ，求电场分布，并画出电场分布曲线图。
§1-3.静电场的Gau理s学s院定物理理系 陈强
例4. 基本组合的叠加
如图, 已知R, R', a, .求空腔内任一点P 的E
解: 无特定对称性, 可设法利用对称性.
b a
qq0
4 0r
2
r0
dl
qq0
4 0
1 ra
1 rb
• 路径无关, 只与始末位置有关！可推广
§1-4. 静电场的环路定理 电势 理学院 物理系 陈强
2. 点电荷系的电场:
E Ei
i
Aab q0
i
(b) (a) Ei d l q0
i
qi 1 1
40 rai rbi
补偿法:
空腔内填加
R,大球,
R
,小球,
R
r
Oa
P
r'
O' R'
这其时中E腔E大内任 4一(rq点0rRrP3)处r0有:3Ea0rE, 大同理E小E小
与
r,
r
30
无关.
E
30
=常量, 均匀场!
Oa
r
30
r
O'
r
P 大 小E
求大球内, 空腔外任一点, E 是否均匀, 为什么?
理学院 物理系 陈强
1
S
0
i
qi内
意义：静电场是有源场。若 e 0，S内必有净电荷， 电场线发于正、止于负。
• S是闭合面，法线向外;
基础物理课件PPT-第19讲-电磁学-第一章-静电场
电场: 物质(能量、动量等)，可单独存在，以光速传播。 与实物区别：电场可叠加；实物有不可入性
电场性质: a) 力的性质：
对处于电场中的其他带电体有作用力； b) 能量的性质：
在电场中移动其他带电体时,电场力要对它作功 Q：怎么描述电场？
§1-2 电场强度 理学院 物理系 陈强
§1-2 电场强度 一.电场强度
§1-3.静电场的Gauss定理(重点!!!)
一. 电场线 (Faraday,英,1791-1867)
一组有方向的曲线族
正疏切密向E 的E大的小方向
dN EdS
E dN dS
静电场中电场线的性质：
法拉第
P E
E
E
dS
• 有头(源)有尾(汇、漏), 由+(或)指向(或)
• 无电荷处不中断
• 不闭合, 不相交
•
计算时先规定好正法向(
n
的方向).
•
与E
的分布、
S的形状位置和n
的选择有关
§1-3.静电场的Gau理s学s院定物理理系 陈强
3. 封闭曲面(闭合曲面)的电通量 面上任意点可规定一个 n方向由内向外.
e
E dS
S
ee
0 0
e 0
出 入 出 入 出 入
• e 0 不一定没有场线穿过闭合面S!
=0
>0
<0
例：均匀电场中有一个半径为R 的半球面 求：通过此半球面的电通量
解: 通过dS 面元的电通量
理学院 物理系 陈强
900-
r
R
，
定
义
了量电
真空介电常数: 0 8.951012C2/Nm2
k 1 8.988109 Nm2 / C2 9.0 109 Nm2 / C2
电场性质: a) 力的性质：
对处于电场中的其他带电体有作用力； b) 能量的性质：
在电场中移动其他带电体时,电场力要对它作功 Q：怎么描述电场？
§1-2 电场强度 理学院 物理系 陈强
§1-2 电场强度 一.电场强度
§1-3.静电场的Gauss定理(重点!!!)
一. 电场线 (Faraday,英,1791-1867)
一组有方向的曲线族
正疏切密向E 的E大的小方向
dN EdS
E dN dS
静电场中电场线的性质：
法拉第
P E
E
E
dS
• 有头(源)有尾(汇、漏), 由+(或)指向(或)
• 无电荷处不中断
• 不闭合, 不相交
•
计算时先规定好正法向(
n
的方向).
•
与E
的分布、
S的形状位置和n
的选择有关
§1-3.静电场的Gau理s学s院定物理理系 陈强
3. 封闭曲面(闭合曲面)的电通量 面上任意点可规定一个 n方向由内向外.
e
E dS
S
ee
0 0
e 0
出 入 出 入 出 入
• e 0 不一定没有场线穿过闭合面S!
=0
>0
<0
例：均匀电场中有一个半径为R 的半球面 求：通过此半球面的电通量
解: 通过dS 面元的电通量
理学院 物理系 陈强
900-
r
R
，
定
义
了量电
真空介电常数: 0 8.951012C2/Nm2
k 1 8.988109 Nm2 / C2 9.0 109 Nm2 / C2
电磁学课件3 (1) 共44页PPT资料
各向同性介质：无论 E 什么方向，P 均与 E 同向
（各向异性介质： 张量，可用 3 3 矩阵表示）
§4. 极化电荷
一. 极化电荷
二. ’ 与 P 的关系 三. ’ 与 P 的关系
外电场 E0 介质极化 P 极化电荷 q’
E = E0 + E’
附加电场 E’
一. 极化电荷
q'PdS
S
' 1
V
PdS
S
均匀极化时 ’ = 0
证明：均匀极化（极化强度为常矢） P = 常矢 任取一小立方体
两面与 P 垂直（dS1与 dS2 反向） dS1
dS2
P d S 1P d S 20
其余四面与 P 平行， P dS，
PdS0
P E
偶极子中垂线上的电场
E+ = E-
E = 2E+ cos
2410r2q l2/4
l/2 r2l2/4
1
40
(r2
ql l2/4)3/2
E+
E
P
Er
-q 0 +q
作业
p.114 / 3 - 2 - 1, 2, 4
§3. 电介质的极化
一. 两种极化方式 位移极化 取向极化
§1. 概述
一般规律（第一章，真空）—— 应用于 导体 （第二章） 电介质 （第三章）
微观上讲，物质内部也是真空 库仑定律在微观尺度成立（10-13 cm） 宏观是微观的统计平均，所以也成立
用一般规律（真空）来研究电介质
一个实例
§2. 偶极子
一. 电介质与偶极子 二. 偶极子在外场中受的力矩 三. 偶极子激发的静电场
（各向异性介质： 张量，可用 3 3 矩阵表示）
§4. 极化电荷
一. 极化电荷
二. ’ 与 P 的关系 三. ’ 与 P 的关系
外电场 E0 介质极化 P 极化电荷 q’
E = E0 + E’
附加电场 E’
一. 极化电荷
q'PdS
S
' 1
V
PdS
S
均匀极化时 ’ = 0
证明：均匀极化（极化强度为常矢） P = 常矢 任取一小立方体
两面与 P 垂直（dS1与 dS2 反向） dS1
dS2
P d S 1P d S 20
其余四面与 P 平行， P dS，
PdS0
P E
偶极子中垂线上的电场
E+ = E-
E = 2E+ cos
2410r2q l2/4
l/2 r2l2/4
1
40
(r2
ql l2/4)3/2
E+
E
P
Er
-q 0 +q
作业
p.114 / 3 - 2 - 1, 2, 4
§3. 电介质的极化
一. 两种极化方式 位移极化 取向极化
§1. 概述
一般规律（第一章，真空）—— 应用于 导体 （第二章） 电介质 （第三章）
微观上讲，物质内部也是真空 库仑定律在微观尺度成立（10-13 cm） 宏观是微观的统计平均，所以也成立
用一般规律（真空）来研究电介质
一个实例
§2. 偶极子
一. 电介质与偶极子 二. 偶极子在外场中受的力矩 三. 偶极子激发的静电场
电磁学--第三版--课件知识讲解
R
o
r
dr
(x2 r2)1/2
xPx
第一章 静电学的基本规律
30
电磁学
讨论
1-3 电场和电场强度
Ex( 1 1 )
2ε0 x2 x2R2
xR
E
2ε0
xR
E
4
q π ε0
x2
R
o xPx
如何求无限大均匀带电平面的电场？
第一章 静电学的基本规律
31
电磁学
1-3 电场和电场强度
E 2 0
无限大均匀带电平面的场强，匀强电场.
一般来讲，空间不同点的场强的大小和方向都是不同
的，即电场强度是 空间位置的函数， E E (x ,y ,z)
电场是矢量场，若空间各点场强的大小和方向都相同， 则称为均匀电场或匀强电场。
第一章 静电学的基本规律
2
电磁学
1-3 电场和电场强度
电场的基本特性是对场中的电荷有力的作用，若将电 量为q的点电荷置于场强为 E的某点，则该点电荷所受
1 dq
dE 4πε0
r2
er
根据场强叠加原理,整个带电体在 点P激发的场强
为
1 dq
E dE 4πε0 r2er
dq + + +
+ ++
+ e + + r
+
r
d1-3 电场和电场强度
E
1
4π0
dr2qer
计算时将上式在坐标系中进行分解，再对坐标
无限长均匀带电直线的场强
E 2 π 0a
无限长带电直导线附近某 点的场强 E大小与该点离
带电直线的距离 a成反比，
大学物理《电磁学》PPT课件
大学物理《电磁学》PPT课件•电磁学基本概念与原理•静电场中的导体和电介质•恒定电流及其应用•磁场性质与描述方法•电磁感应原理及技术应用•电磁波传播特性及技术应用目录CONTENTS01电磁学基本概念与原理电场强度描述电场强弱的物理量，其大小与试探电荷所受电场力成正比，与试探电荷的电荷量成反比。
静电场由静止电荷产生的电场，其电场线不随时间变化。
电势与电势差电势是描述电场中某点电势能的物理量，电势差则是两点间电势的差值，反映了电场在这两点间的做功能力。
欧姆定律描述导体中电流、电压和电阻之间关系的定律。
恒定电流电流大小和方向均不随时间变化的电流。
静电场与恒定电流磁场磁感应强度磁性材料磁路与磁路定律磁场与磁性材料由运动电荷或电流产生的场，其对放入其中的磁体或电流有力的作用。
能够被磁场磁化并保留磁性的材料，分为永磁材料和软磁材料。
描述磁场强弱的物理量，其大小与试探电流所受磁场力成正比，与试探电流的电流强度和长度成反比。
磁路是磁性材料构成的磁通路径，磁路定律描述了磁路中磁通、磁阻和磁动势之间的关系。
描述变化的磁场产生感应电动势的定律。
法拉第电磁感应定律描述感应电流方向与原磁场变化关系的定律。
楞次定律描述磁场与变化电场之间关系的定律。
麦克斯韦-安培环路定律由变化的电场和磁场相互激发而产生的在空间中传播的电磁振荡。
电磁波电磁感应与电磁波麦克斯韦方程组及物理意义麦克斯韦方程组由四个基本方程构成的描述电磁场基本规律的方程组，包括高斯定理、高斯磁定理、法拉第电磁感应定律和麦克斯韦-安培环路定律。
物理意义麦克斯韦方程组揭示了电磁现象的统一性，预测了电磁波的存在，为电磁学的发展奠定了基础。
同时，该方程组在物理学、工程学等领域具有广泛的应用价值。
02静电场中的导体和电介质导体在静电场中的性质静电感应当导体置于外电场中时，导体内的自由电子受到电场力的作用，将重新分布，使得导体内部电场为零。
静电平衡当导体内部和表面的电荷分布不再随时间变化时，称导体达到了静电平衡状态。
《电磁学》PPT课件
磁场
由运动电荷（电流）产生的特 殊物理场，描述磁极间的相互
作用。
电场性质
对放入其中的电荷有力的作用， 且力的方向与电荷的电性有关。
磁场性质
对放入其中的磁体或通电导线 有力的作用，且力的方向与电
流方向及磁场方向有关。
库仑定律与高斯定理
库仑定律
描述真空中两个静止点电荷之间的相 互作用力，与电荷量的乘积成正比， 与距离的平方成反比。
超导材料在电磁领域应用前景
01
超导材料的基本特 性
零电阻、完全抗磁性Fra bibliotek02超导材料在电磁领 域的应用
超导磁体、超导电缆、超导电机 等
03
超导材料应用前景 展望
高温超导材料、超导电子学器件 等
太赫兹技术发展现状和挑战
太赫兹技术的概念和特点
介于微波和红外之间的电磁波
太赫兹技术发展现状
太赫兹源、太赫兹探测器、太赫兹波谱仪等
05
电磁波传播与辐射理论
麦克斯韦方程组内容解读
麦克斯韦方程组的四个基本方程
01
高斯定律、高斯磁定律、麦克斯韦-安培定律、法拉第感应定律。
方程组的物理意义
02
揭示了电荷、电流与电场、磁场之间的内在联系，描述了电磁
场的产生、传播和变化规律。
方程组在电磁学中的地位
03
是电磁学的基石，为电磁波理论、电磁辐射和天线设计等领域
实例分析
通过具体磁路实例，如电磁铁、变压器等，分析磁路的结构、工作原理和性能特点。
铁磁材料特性及应用领域
铁磁材料特性
具有高磁导率、低矫顽力、高饱和磁感应 强度等特点，易于实现磁化和退磁。
VS
应用领域
广泛应用于电机、变压器、继电器、扬声 器等电气设备中，以及磁记录、磁放大等 领域。
《电磁学》.ppt
参考点
VP P E dl
点（无限远处）电场力所作的功。
电势单位： 焦尔 /库仑 ，称为 伏
特，简称伏 (V)。
三、电势的计算 1.点电荷的电势
V
E dl
P
Edr
r
r
q
40r 2
dr
q
4 0 r
V(r) q
rP
∞
4 0 r
dq
2R
1
q dl
L 4 0r 0 4 0 x2 R2 2R
V
(x)
4
q 0(x2
R
2
)
1 2
电势的计算(1)—叠加法
利用以上结果，很容易计算均匀带电圆盘轴线上P
点的电势,在盘上取一宽为dr 的小圆环，带电量为 dq
其，中：dq 2rdr
dr
该圆环在p点的电势为： r
rR Qr
电势的计算(2)—定义法
rR 时
E内 dS E内4r 2 0
E内 0
rR 时
E外
dS
E外 4r 2
Q
0
E外
1
4 0
Q r2
rR Qr
电势的计算(2)—定义法
由电势定义可得
rR rR
V r E外 dl
第一章 真空中的静电场
1.1 电荷和电荷守恒定律 1.2 库仑定律 1.3 电场 电场强度 1.4 高斯定理 1.5 电势 1.6 电场强度和电势的微分关系 1.7 E的边值关系
一、静电场环路定理
1.静电场力所作的功
电磁学1章(1-3)
荷受的力。
（3）若 E C ，则为均匀电场，各点场强大小、方向相同。
三、场强的叠加原理：
由静电力的叠加原理：
n
F F1 F2 Fn Fi
根据电场强度的定义
i 1
F F1 F2 Fn
q0
q0
q0
q0
q1
•
q•2
F2
q•3
n
即
E E1 E2 En
Ei
i 1
F3
光子—电磁场 电子—电子场 引力子—引力场
数学场：数学场就是在空间的每一点都对应某个物理量 的确定值，这个空间就称为该量的场。数学场不一定是物质 存在的形式而是为了研究方便才引入的一个概念。如果这个 物理量是矢量，则称为矢量场。例如速度场、电场强度场。 如果这个物理量是标量，则称为标量场。例如温度场、大气 压力场。是空间位置的函数的物理量就是场。
不随时间变化的场称为稳恒场，随时间变化的场称为
非稳恒场 ，或交变场。 v v(x, y, z)
v v(x, y, z,t)
T T (x, y, z)
T T (x, y, z,t)
电（磁）场既是物理场，也是数学场。
5、物理场概念的重要性：
场的概念的提出为电磁学（相互作用）研究指出了正确方 向，使电磁学研究得到迅速发展。
2、电场概念： 电荷q1 电场电荷 q0
电荷周围存在一种称之为电场的特殊物质，它对位于其中的电 荷 有作用力。
静止电荷产生的电场称为静电场.
3、电场的性质：
1）对处在电场中的电荷施加力的作用。
2）电荷在电场中移动时，电场力做功。
4、场的概念的进一步说明：
r
q1
rˆ
P
q0 F
电磁学课件--第一章
的叠加原理或电场的叠加原理求得:
E(r)
i
Ei(r)
i
410r qiri 3(rri)
r为所求点的矢径，ri是第i个电荷的矢径。
42
（2）电荷元
电荷元dq 产生的电场强度为:
dE(r) dq (rr') 3 40 rr'
电场强度是矢量,满足叠加原理，由此很 容易求得带电体在空间的电场强度。
43
19
比例系数K值的确定
K的数值、量纲与单位制的选择有关。
在国际单位制（SI）中,电量单位是库仑（C），距 离单位m，力单位N，
k 1
4 0 0 是物理学中一个基本物理常量，称为真空电容
率或真空介电常量。由实验确定K值为:
k=8.987551787×109Nm2/C2
由此可确定 0的值，
0 =8.854187817×10-12 C2 /(Nm2)
（2）电荷的量子性
实验发现:自然界中，电荷总是以一个基本单元的 整数倍出现。
（3）电荷是物质的基本属性
不存在不依附物质的单独电荷
11
（4） 电子是点电荷
电子电荷集中在半径小于10-18m的小体积内
（5）电荷对称性－反粒子
1931年狄拉克预言反电子－正电子的存在 1932年Anderson发现反电子(e+)。近代高能物理发 现,对于每种带正电荷的基本粒子，必然存在与之对 应的带等量负电荷的另一种基本粒子－反粒子
24
（1）点电荷体系之间的库仑力
设有n个点电荷组成的体系,第j个点对第i
个点电荷的作用力为Fij，rij为它们的距离，
根据叠加原理，qi受到的合力为:
25
（2）各种带电体系对静止点电 荷的作用力
E(r)
i
Ei(r)
i
410r qiri 3(rri)
r为所求点的矢径，ri是第i个电荷的矢径。
42
（2）电荷元
电荷元dq 产生的电场强度为:
dE(r) dq (rr') 3 40 rr'
电场强度是矢量,满足叠加原理，由此很 容易求得带电体在空间的电场强度。
43
19
比例系数K值的确定
K的数值、量纲与单位制的选择有关。
在国际单位制（SI）中,电量单位是库仑（C），距 离单位m，力单位N，
k 1
4 0 0 是物理学中一个基本物理常量，称为真空电容
率或真空介电常量。由实验确定K值为:
k=8.987551787×109Nm2/C2
由此可确定 0的值，
0 =8.854187817×10-12 C2 /(Nm2)
（2）电荷的量子性
实验发现:自然界中，电荷总是以一个基本单元的 整数倍出现。
（3）电荷是物质的基本属性
不存在不依附物质的单独电荷
11
（4） 电子是点电荷
电子电荷集中在半径小于10-18m的小体积内
（5）电荷对称性－反粒子
1931年狄拉克预言反电子－正电子的存在 1932年Anderson发现反电子(e+)。近代高能物理发 现,对于每种带正电荷的基本粒子，必然存在与之对 应的带等量负电荷的另一种基本粒子－反粒子
24
（1）点电荷体系之间的库仑力
设有n个点电荷组成的体系,第j个点对第i
个点电荷的作用力为Fij，rij为它们的距离，
根据叠加原理，qi受到的合力为:
25
（2）各种带电体系对静止点电 荷的作用力
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
3.1电荷是线分布系统 dq(r)d l (r)dq
dl
E Q dq l dl E 0d E 040 r2e r040 r2(l)e r
.
15
3.2电荷是面分布系统 dq(r)ds (r)dq
ds
E 0 E d E 0 Q 4d0 r2 q e r0 S4(r) 0 d r2e r s
★一般地FF1F2Fn Fi
i1
注意矢量的书写方法
★对F 于点F 1 电荷F 系2 统 F ni n14q.1q0ri02ier0i
●粗黑斜体 ●或加箭头
12
1.3 电场与电场强度 一、电场的含义
1、超距观点与场的观点
电荷电荷
2、场的局域性
3、场的传播速度——光速
二、电场强度
电 荷 电 场 电荷
（1）麦克斯韦的伟大贡献
★力线—— 场的数学描述；位移电流；感应（涡旋）电场； ★预言电磁波的存在——变化的电场可以产生变化的磁场，反之亦然； ★提出了光的电磁学说——实现了光与电磁波的统一；
★ 《电磁通论》 ●将静态的、动态的电场（磁场）用简洁的数学形式实现完美的统一； ●预言电磁波的存在；
★奠定了电子学和现代通信技术的理论基础——为什么要学习《电磁学》？ ★物理学的承上启下：
流？★结果——失败了
★原因——超距观点：相互作用的速度是无穷大的。
★安培的成就—— 安培力、安培定则、分子电流假说……
（3）安培的艰苦研究—— 磁场.能否产生电流？
2
（3）法拉第的艰苦研究—— 磁场能否产生电流？ ★结果——成功了 ★原因——场的观点：相互作用的速度是有限的。 ★法拉第的成就—— 法拉第电磁感应定律……
牛顿力学——麦克斯韦的电磁理论——爱因斯坦的相对论
.
4
（2）赫兹的贡献 ★用实验验证了电磁波的存在， ★并且证明具有干涉、衍射和偏振等性质
——光所具有的……
（3）马可尼—— A .C .波波夫的贡献——无线电技术的发明
4、信息技术的理论基础
★微电子学—— 微电子学技术：广播、电视、通信、计算机——集成电路
.
1
电磁学概述 一、电磁学的发展和形成
1、静电学、静磁学的独立发展
（1）静电学—— 摩擦起电、生物电、动物电
（2）静磁学—— 天然磁石 （3）伏打电池—— 伽伏尼电流 2、静电学与静磁学的第一次融合
顿牟缀芥 磁石引针
（1）奥斯忒的电流磁效应 —— 电流可以产生磁场
（2）安培的艰苦研究——磁场能否产生电
3.3电荷是体分布系统 dq(r)dv(r)dq
dv
E 0 E d E 0 Q 4d0r2 q e r0 V4(r)0 d r2e v r
.
16
4、场强叠加的计算——学习重点
例1.3——P17
和现代通信技术的理论基础——为什么要学习《电磁学》？
就理论基础来说，仅仅学习《电磁学》还不够，
还要进一步学习电磁场理论. ；高等数学是关键！
5
第一章 静止电荷的电场
一、电荷的种类 1.1 电荷
1、富兰克林—— 命名正、负电荷 3、质子、中子的电荷分布
2、电子的“半径”r0 1018m
质子内部的电荷分布
21、、电场场源强电度荷的、定检义验电荷E（试探qF0）电单荷位正—电—荷大所小受和的方电向场力
3、场强的叠加原理
n
F
n
E i1
Fi
n
E
q.0
i1 q0
i1
13
1.4 静止点电荷的电场及其叠加
一、静止点电荷的电场
1、检验电荷所受到的电场力
F
qq0
4 0r2
er
场源电荷
检验电荷
2、场源点F 电荷的电场q强度
E q0
40r2
er
3、场强的叠加原理
n
F
E i1
n
Fi n
E
q0
q i1 0 i1
单位正电荷所受的电场力 ——大小和方向
静止点电荷的电场
点电荷系统→
.
Ei n1qF0i i n1414 qi0ri2
dq
当电荷连续分布时→
dq
dE 40r2 er
E dE 40r2er ←关键是取微元！
中子内部的电荷分布
.
6
二、电荷的量子性
1、电荷的基本单元——电子：一个模糊的概念 e 1 .60 1 2 0 1C 9
2、电荷基本单元的实验测定——密立根油滴实验 3、分数基本单元电荷的假定——夸克
4、点电荷—— 理想模型
.
7
三、电荷守恒
1、电荷守恒定律 文字表述：一个系统…… 意义：解释物体带电；电中和；电流……
“场”的观点是经典物理学 理论思维的巨大飞跃！
2、电学与磁学的第二次融合：经典电磁学诞生
（1）法拉第电磁感应定律的建立—— 磁可以产生电 —— 动态（瞬态）效应
（2）近代电工学——交流电的应用——电动机、发电机、 变. 压器、远距离输电…… 3
3、电学与磁学的第三次融合：完整的经典宏观电磁学的建立
er 2 1
是两个静止 电荷连线方向 的单位矢量
库仑定律 什么叫单位矢量
★ k410 F 214q1q 02 r.2 21e r21★
0
1
4 k100
4、真空中的介电常数
041 k08.8 5 1 0 1C 22/(N m 2)
★真空中介电常数是普适常数 ★介电常数是一个非常重要的物理量，不同物质，其值不同 ★一般物质的光、电特性主要体现在其介电常数上
2、电子对的湮灭 电子 e 对 e h 光子
四、电荷的相对论不变性
氢分子
.
氦原子
8
四、电荷的相对论不变性 ——电荷的电量与其运动状态无关
氢分子 H 2
氦原子 H e
1、两种粒子的电子的运动状态差异不大—— 两个电子作为核外电子
2、氦原子的能量远远大于氢分子的能量—— 100万倍——核内质子的运动状态差异很大
3、但是，氦原子和氢分子都是电中性的
4、所以，电荷的电量与其运动状态无. 关
9
1.2 库仑定律与叠加原理 一、库仑定律
1、库仑定律的意义
★静电力的基本定律——库仑力 ★符合牛顿第三定律 ★静电场是有源场 2、库仑定律的文字表述
F21F12
3、库仑定律的定量表述及图示
★
F21
k
q1q2 r221
er21
5、例题：比较万有引力与静电力的大小；
计算表明：氦原子中的电子与质子静电力是其万有引力的 10 39倍！
看看原子核内的静电斥力有多大？
.
11
什么叫叠加原理？
二、静电力的叠加原理
1、文字表述
2、满足矢量运算法则
3、一般矢量场都满足叠加原理
叠加原理以独立原理为前提……
FF01F02
n 静电力的叠加原理矢量图