大学物理教程物理学的第二次大综合
物理学简明教程 马文蔚等 高教出版社
x
1 dl er 2 4π 0 r
19
z
大学 物理
q R
y dq dl r
o
q ( ) 2π R
6-1
电场强度
x
P
dE
x
1 dl er 2 4π 0 r
各电荷元在 P 点dE方向不同，分布于一个圆锥面上，
z
E dE
将 dE分解为平行于 x 轴的分量 dE// 和在垂直于 x 轴平面内的分量 dE
2 电荷守恒定律 （自然界的基本守恒定律之一）
不管系统中的电荷如何迁移，系统的电荷的代 数和保持不变.
第六章 静电场
3
大学 物理
6-1
电场强度
库仑 (C.A.Coulomb
1736 1806）
法国物理学家， 1785年通过扭秤实验创 立库仑定律, 使电磁学 的研究从定性进入定量 阶段. 电荷的单位库仑 以他的姓氏命名.
第六章 静电场
18
E
E
y
yB
大学 物理
6-1
电场强度
例1 正电荷q均匀分布在半径为R的圆环上.计算在 环的轴线上任一点P的电场强度.
电荷连续分布 找电荷元 得到元电场强度 dE 分析 dE
解：
q R
y dq dl r
o
q ( ) 2π R
x
第六章
P
dE
静电场
6-1
电场强度
静电场：相对于观察者静止的带电体周围的电场 (1) 场中任何带电体都受电场力作用
—— 动量传递
(2) 带电体在电场中移动时，场对带电体做功
用
E 、U
——能量传递
大学物理2复习总结
大学物理2复习总结一、知识点回顾大学物理2是物理学的一个重要分支，它涵盖了力学、电磁学、光学、热学等多个方面的知识。
在复习过程中，我首先对各个知识点进行了回顾，包括：牛顿运动定律、动量守恒定律、能量守恒定律、电场强度、电势、磁场、光的干涉和衍射、波动等。
通过对这些知识点的复习，我巩固了基础，为后续的解题打下了坚实的基础。
二、重点难点解析在复习过程中，我发现有一些知识点是特别重要的，也是我在学习中遇到的难点。
比如，牛顿运动定律的综合应用、电磁场的理解、光的干涉和衍射的原理和计算等。
对于这些重点难点，我进行了深入的分析和理解，通过大量的例题和练习题来加深对这些知识点的理解和掌握。
三、解题方法总结大学物理2的解题方法非常重要，掌握了解题方法，才能更好地解决各种问题。
在复习过程中，我总结了一些常用的解题方法，如：牛顿运动定律的矢量表示、动量守恒定律的代数表示、能量守恒定律的综合应用、电场强度的计算、电势的计算、磁场的计算、光的干涉和衍射的计算等。
通过这些方法的掌握，我能够更好地解决各种问题。
四、错题总结与反思在复习过程中，我发现自己在一些问题上容易出错，比如：对牛顿运动定律的理解不够深入、对电磁场的理解不够准确、对光的干涉和衍射的计算不够熟练等。
对于这些问题，我进行了总结和反思，分析了出错的原因，并通过大量的练习来避免类似的错误再次发生。
五、知识框架构建在复习结束后，我构建了大学物理2的知识框架，将各个知识点有机地在一起。
通过这个知识框架，我能够更好地理解和掌握大学物理2的知识点，也能够更好地应用这些知识点解决实际问题。
六、备考策略优化在备考过程中，我还优化了自己的备考策略。
我制定了详细的复习计划，将每个知识点都安排在合理的复习时间内。
我注重了课堂听讲和笔记整理的结合，确保自己对每个知识点都有深入的理解。
我注重了练习和反思的结合，通过大量的练习来提高自己的解题能力，同时不断反思自己的解题方法和思路。
通过这次复习总结，我对大学物理2有了更深入的理解和掌握，同时也提高了自己的解题能力和思维能力。
近现代物理学的发展史
对学科的发展脉络进行梳理有助于了解其现状，展望其未来。
物理学的历史很长，不能样样都谈到，仅从牛顿开始，牛顿以前的很多先驱性的工作只好从略了。
20世纪前物理学的三大综合17世纪至19世纪，物理学经历了三次大的综合。
牛顿力学体系的建立标志着物理学的首次综合，第二次综合是麦克斯韦的电磁理论的建立，第三次则是以热力学两大定律确立并发展出相应的统计理论为标志。
第一次综合——牛顿力学17世纪，牛顿力学构成了完整的体系。
可以说，这是物理学第一次伟大的综合。
牛顿将天上行星的运动与地球上苹果下坠等现象概括到一个规律里面去了，建立了所谓的经典力学。
至于苹果下坠启发了牛顿的故事究竟有无历史根据，那是另一回事，但它说明了人们对于形象思维的偏爱。
牛顿力学的建立牛顿实际上建立了两个定律，一个是运动定律，一个是万有引力定律。
运动定律描述在力作用下物体是怎么运动的；万有引力定律则描述物体之间的基本相互作用。
牛顿将两个定律结合起来运用，因为行星的运动或者地球上的抛物体运动都受到万有引力的影响。
牛顿从物理上把这两个重要的力学规律总结出来的同时，也发展了数学，成为微积分的发明人。
他用微积分、微分方程来解决力学问题。
由运动定律建立的运动方程，可以用数学方法把它具体解出来，这体现了牛顿力学的威力——能够解决实际问题。
比如，如果要计算行星运行的轨道，可以按照牛顿所给出的物理思想和数学方法，求解运动方程就行了。
根据现在轨道上行星的位置，可以倒推千百年前或预计千百年后的位置。
海王星的发现就充分体现了这一点。
当时，人们发现天王星的轨道偏离了牛顿定律的预期，问题出在哪里呢？后来发现，在天王星轨道外面还有一颗行星，它对天王星产生影响，导致天王星的轨道偏离了预期的轨道。
进而人们用牛顿力学估计出这个行星的位置，并在预计的位置附近发现了这颗行星——海王星。
这表明，牛顿定律是很成功的。
按照牛顿定律写出运动方程，若已知初始条件——物体的位置和速度，就可以求出以后任何时刻物体的位置和速度。
物理学简明教程 马文蔚等 高教出版社
1 4πε0
Qq0 r2
er
E
+-
6-1 电场强度
EF 1 q0 4πε0
rQ2 er
E 1 Q 4 πε0 r2
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F E
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思考 r 0,E ?
第六章 静电场
11
大学
6-1 电场强度
物理4 电场强度叠加原理
点电荷q i 对q 0 的作用力
Fi
1
4π 0
qiq0 ri3
ri
q1
q2 q3
第六章 静电场
5
大学
6-1 电场强度
物理
q 1 er
r
q2
F v4π 1ε0qr1q 22e vr 4π 1ε0qr1q 32rvevr
rv r
大小：
F
1 4πε0
q1q2 r2
方向： q1和q2 同号相斥，异号相吸.
说明
1、v<<c. 2、牛顿第二、三定律都适用
第六章 静电场
6
大学
6-1 电场强度
物理
例 在氢原子内,电子和质子的间距为 5.31011m.
求它们之间电相互作用和万有引力,并比较它们的大小.
解 me9.11031kg e1.611 0C 9
mp1.671027kg G 6 .6 7 1 1 0 N 1m 2k 2 g
Fe 4π10
e2 r2
8.1106N
Fe 2.271039
x E E r 0E E 44ππ 1q002x(r0x 3q2i 2x r0204r4π)120i 2xp3
第六章 静电场
16
大学
6-1 电场强度
物（理 2）电偶极子轴线的中垂线上一点的电场强度
物理学教程第二版全复习提纲
大学物理复习提纲大学物理1第一章 质点运动学教学要求：1．质点平面运动的描述，位矢、速度、加速度、平均速度、平均加速度、轨迹方程。
2．圆周运动，理解角量与线量的关系，角速度、角加速度、切向加速度、法向加速度。
主要公式：1．笛卡尔直角坐标系位失r=x i +y j +z k ，质点运动方程（位矢方程）：k t z j t y i t x t r )()()()(++=参数方程：。
t t z z t y y t x x 得轨迹方程消去→⎪⎩⎪⎨⎧===)()()(2．速度：dt rd v =3．加速度：dt vd a =4．平均速度：trv ∆∆=5．平均加速度：t va ∆∆=6．角速度：dt d θω=7．角加速度：dtd ωα=8．线速度与角速度关系：ωR v = 9．切向加速度：ατR dtdva ==10．法向加速度：Rv R a n 22==ω11．总加速度：22n a a a +=τ第二章 牛顿定律教学要求：1．牛顿运动三定律及牛顿定律的应用。
2．常见的几种力。
主要公式：1．牛顿第一定律：当0=合外F时，恒矢量=v。
2．牛顿第二定律：dtP d dt v d m a m F=== 3．牛顿第三定律（作用力与反作用力定律）：F F '-=第三章 动量与能量守恒定律教学要求：1．质点的动量定理、质点系的动量定理与动量守恒定律。
2．质点的动能定理，质点系的动能定理、机械能守恒定律。
3．变力做功。
4．保守力做功的特点。
主要公式：1．动量定理：P v v m v m dt F I t t∆=-=∆=⋅=⎰)(12212．动量守恒定律：0,0=∆=P F合外力当合外力3. 动能定理：)(21212221v v m E dx F W x x k -=∆=⋅=⎰合4．机械能守恒定律：当只有保守内力做功时，0=∆E第四章 刚体教学要求：1． 刚体的定轴转动，会计算转动惯量。
2．刚体定轴转动定律与角动量守恒定律。
大学物理7-1库仑定律
Chapter 11 e第lec八tr章ic静fi电eld场
例 在氢原子内,电子和质子的间距为 5.31011m .
求它们之间电相互作用和万有引力,并比较它们的大小.
解 me 9.110 31kg e 1.6 1019 C
mp 1.671027 kg G 6.67 1011N m2 kg2
118-1–库2仑库定律仑C定ou律lomb’s law
Chapter 11 e第lec八tr章ic静fi电eld场
物理学的第二次大综合
库仑定律： 电荷与电荷间的相互作用 （磁极与磁极间的相互作用）
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.
法拉第的电磁感应定律： 电磁一体
麦克斯韦电磁场统一理论（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.
118-1–库2仑库定律仑C定ou律lomb’s law
Chapter 11 e第lec八tr章ic静fi电eld场
一 电荷的量子化
基本性质 e 1.6021019 C
118-1–库2仑库定律仑C定ou律lomb’s law
Chapter 11 e第lec八tr章ic静fi电eld场
库仑 Charles Augustin de Coulomb (17361806) 法国物理学家。
118-1–库2仑库定律仑C定ou律lomb’s law
Chapter 11 e第lec八tr章ic静fi电eld场
库仑定律
F12
k
q1q2 r122
e12
F21
库仑力遵守牛顿第三定律
令 k 1
4π 0
（ 0 为真空电容率）
大学物理教程讲义pdf(二)
大学物理教程讲义pdf（二）引言概述：本文档是大学物理教程讲义pdf的第二部分，旨在提供大学物理学习的详细内容和指导。
本讲义着重介绍了物理学的基本概念、原理和应用，适用于各个层次的学生。
文档内容分为五个大点进行展开，涵盖了量的基本概念、运动学、力学、能量与功、电磁学等关键知识点。
每个大点下则列举了相应的小点进行详细阐述。
正文：一、量的基本概念1. 量和单位的定义2. 基本物理量和导出物理量3. 测量的方法和误差分析4. 相关量的计算方法5. 量纲与物理公式的正确运用二、运动学1. 位移、速度和加速度的定义与关系2. 线性运动和曲线运动的特征3. 直线运动的各种图像与分析方法4. 多个运动参量的综合分析5. 运动学中的常见问题及解答三、力学1. 牛顿运动定律的基本原理2. 弹力、重力和摩擦力的特性与计算3. 力的合成与分解4. 物体的平衡条件和静力学分析5. 弹性碰撞和非弹性碰撞的计算方法四、能量与功1. 功的概念与计算方法2. 功的正负与功率的计算3. 动能与势能的转化和守恒定律4. 功的应用：机械工作和机械效率5. 功与能量在生活中的应用与解析五、电磁学1. 电荷与电场的基本概念2. 电场强度和电势的计算方法3. 静电力和静电场的特性与计算4. 电容、电量和电流的关系5. 电场和电势在电路中的应用与分析总结：本文档全面介绍了大学物理学习的重要内容，旨在帮助读者全面理解物理学的基本概念、原理和应用。
通过学习量的基本概念、运动学、力学、能量与功、电磁学等五个大点，读者可以建立起扎实的物理学基础，并能够应用所学知识解决实际问题。
希望本文档能对大学物理学的学习和应用产生积极的影响，并提升读者的物理学水平。
大学物理第二学年总复习
dB oIdler 4 r2
Idl
er r0
方 向 的 Idl 确 e r 定 ：
由磁场叠加原理可得稳恒载流导体的磁场
B ldB l4 oIl d r 2e r
r
6
几种典型的电流磁场大小
长直载流导线外的磁场
B4 0rI(co1sco2 s)
半无限长载流直导线外的磁场
B 0I 4 r
无限长载流直导线外的磁场 圆形载流导线轴线上的磁场
B 0I 2 r
B 0R2I
2(R2 x2)3 2
圆形载流导线圆心处的磁场
B 0I
2R
载流长直螺旋管轴线上的磁场
B0nI
7
三、磁力
1 载流导线在磁场中所受的磁力
大小：d F Id ls Bin
安培力 d F I d l B 方向：由右手螺旋法则确定
任意形状载流导线在外磁场中受到的安培力
I dq dt
规定：电流的方向为正电荷运动的方向。
2 电流密度 j
j
dI dS
en大小：该点处通过垂直于来自流子运动方 向的单位面积的电流。
方向：正电荷在该点的运动方向。
4
3 电动势ε
A ne q
Enedr
电源的电动势：等于把单位正电荷从负极经电源内 部移至正极时非静电力所做的功。
规定：电源内部电势升高的方向为电动势的方向。
(3) 带电粒子在均匀磁场中沿任意方向运动
v // 匀速直线运动 v v
v 匀速圆周运动
+
v
//
B
h
结论：等螺距螺旋运动
半径：R mv mvsin
qB qB
周期 : T 2 m
qB
观《大学物理绪论》有感
观《大学物理绪论》有感大学物理无疑是大学中学习难度极大的一门学科，他的大名令许多莘莘学子谈虎色变，我也是一直为如何学好大学物理而深深苦恼着。
对于大学物理学什么、为什么要学和怎样学习大学物理的认识也是处在模糊的阶段，这让我感到苦恼的同时又觉得愧对老师与家长。
有幸，在老师的要求下我看了一个大学物理绪论的视频，这让我获益良多，在以后的物理学习生涯中，我一定会用正确的心态加上正确的方法和努力把物理学得顶呱呱。
感谢老师让我有了这样的认识！物理是一门历史悠久的学科，他与自然学科、工程技术学科之间有这密切的关系，学习大学物理能培养学生的辨证唯物观，培养学生的思维、实践和自学能力。
一为何学习大学物理1 大学物理是一切工程技术的重要支柱。
无论古今中外，在人类历史的发展道路上，物理学一直扮演着重要的角色，物理不断推动着生产力的发展，促进社会的进步。
经过了五大理论综合和三次工业革命，物理学不断地发展与完善，在人类认识世界和改造世界的进程起着不可代替的推动作用，物理学和工程技术的内在联系也不断的深入。
以牛顿、伽利略和开普勒等人开创的经典力学为基础的第一次大综合，使人们对于神的崇拜转化为对物质世界的探索。
迈尔、焦耳、克劳休斯等人奠定的热力学、热现象理论和统计物理学实现了物理学的第二次大综合，并且，以蒸汽机为动力的第一次工业革命就此拉开了序幕。
第三次物理大综合则是以麦克斯伟等人为代表的电磁学、电机和电力等，第二次工业革命就此开始。
爱因斯坦的相对论揭开了物理的新世界，将物质、时间和空间联系在一起，E=mc2震惊了整个世界。
普朗克、波尔和薛定谔等人奠定的量子力学说明了物质的波粒二向性则是第五次大综合。
物理的五次大综合让人们进一步地了解了物质的结构，使人类进入信息时代准备了充分的条件。
在人类的进程上，技术以科学为指导推动了生产力的发展，物理学是一切工程技术的重要支柱。
2 物理学是自然科学和技术科学的理论基础。
经过五次物理大综合，物理学自身不断完善，内容更加广泛，体系更加庞大，他的理论方法已然渗透到各个技术领域并产生了诸多的边缘学科，例如，流体力学、电机学、激光物理学、高能物理学等。
大学物理绪论
大学物理绪论这是大学物理的第一课，作为绪论，先给大家讲一讲物理学的发展历史，物理学和其它专业科学以及工程技术的密切联系，再扼要介绍一下大学物理的主要内容。
以及物理学对培养大学生辨证唯物注意世界观和培养能力的重要作用。
让大家能明确为什么要学大学物理课，学什么内容和怎么样学好的问题。
一、为什么要学大学物理1. 物理学是一切工程技术的重要支柱科学与技术是不断发展和进步的，物理学也是一门不断更新，不断完善的科学。
在漫长的历史进程中，物理学经历了五次大的理论综合，这不仅使物理学自身理论体系产生了大的飞跃，而且导致了世界范围生产力的大突破，即所谓三次工业革命。
五次理论综合和三次工业革命表明了物理学与工程技术之间的内在联系。
生产发展的客观需要是物理学发展的强大动力。
物理学理论是认识世界和改造世界的有力武器。
实践证明，它的建立对科学与技术的发展和进步起推动作用，甚至于促进整个社会和人类文明发生根本性的变革。
文艺复兴以后，人们逐渐从面向上帝转向面向自然。
随着一些简单仪器的发明，人们从对自然界肤浅的观察转向系统的实验和严密的数学演绎。
原来属于自然哲学一部分的物理学也逐步从自然哲学中分化出来，成为一门独立的学科。
16世纪以后，经典力学、热力学和统计物理、电磁学和电动力学相继建立起来，物理学的发展经历了经典物理时期，科学史上第一位卓越的奠基者牛顿是经典物理时期最杰出的代表。
牛顿集加利略、开普勒前人之大成，建立了牛顿力学，即经典力学。
他首先把地面物体和天体的运动统一起来。
实现了人类对物理学认识的第一次大综合。
由迈尔、焦耳、克劳修斯、麦克斯韦、玻尔兹曼和吉布斯等人建立的热现象理论——热力学和统计物理学，揭示了热运动的本质及其与其他运动形式之间的相互联系和转化。
创立了能量守恒和转化定律。
找到了宏观热现象和微观客体运动之间的关系。
实现了对物理学认识的第二次大综合。
17、18世纪，正是由于牛顿力学的建立和热力学的发展适应工业原动力要求，出现了机械工业和蒸汽机。
物理学史
大学时代：1661年，19岁的牛顿以减费生的身份
进入剑桥大学三一学院，靠为学院做杂务的收入支 付学费，1664年成为奖学金获得者并被选为第一任 卢卡斯讲座教授伊萨克·巴罗（长牛顿12岁）的助 手。1665年获学士学位。17世纪中叶，剑桥大学的 教育制度还渗透着浓厚的中世纪经院哲学气味，传 授一些经院式课程，如逻辑、古文、语法、古代史、 神学等等。牛顿进校两年后，三一学院出现了新气 象，卢卡斯创设了一个独辟蹊径的讲座，规定讲授 自然科学知识，如地理、物理、天文和数学课程， 而第一任卢卡斯讲座教授物理学史报告
1、物理学的五次大综合与五个世界 科学中心
物理学史上第一次大综合：17世纪，伽利略 研究地面上物体的运动，打开了通向近代 物理学的大门。牛顿在此基础上把地面上 物体的运动和天体运动统一起来，揭示了 天上地下一切物体的普遍运动规律，建立 了经典力学体系，实现了物理学史上第一 次大综合。
第二次大综合：18世纪，经过迈尔、焦耳、 卡诺、克劳修斯等人的研究，经典热力学和 经典统计力学正式确立，从而把热与能(能量 转化和守恒定律)、热运动的宏观表现与微观 机制统一起来，实现了物理学史上的第二次 大综合。 第三次大综合：19世纪，麦克斯韦在库仑、 安培、法拉第等物理学家研究的基础上，经 过深入研究，把电、磁、光统一起来，建立 了经典电磁理论，预言了电磁波的存在，实 现了物理学史上第三次大综合。
创造奇迹：五岁的爱因斯坦有一次卧病在床，父
亲送给他一个罗盘。当他发现指南针总是指着南方 时，感到非常惊奇，像着了魔一样！他的小学、中 学都成绩平平。由于举止缓慢，不爱交往，老师和 同学都不喜欢他。希腊文和拉丁文老师更是厌恶、 甚至公开骂他：“爱因斯坦，你长大后肯定不会成 器。”但在叔父雅各布的影响下，爱因斯坦较早就 受到了科学和哲学的启蒙。1900-1904年，爱因斯 坦每年都写出一篇论文，发表于德国《物理学杂 志》。1905年，爱因斯坦在科学史上创造了一个史 无前例奇迹。这一年他写了五篇论文，在3-9月这半 年中，利用在专利局每天八小时工作以外的业余时 间，在三个领域做出了四个划时代意义的工作，他 发表了关于光量子说、分子大小测定法、布朗运动 理论、狭义相对论和质能关系式这五篇重要论文。
大学物理 热学的基本概念
(3) 温标 温度的数值表示方法称为温标。 温度的数值表示方法称为温标。 温标 按照标定温度的方法划分，温标可以分为经验 按照标定温度的方法划分，温标可以分为经验 温标、理想气体温标和热力学温标。 温标、理想气体温标和热力学温标。
①热力学温度T （ K） 热力学温度 ） ②摄氏温度 t （℃） 华氏温度F （ºF） ③华氏温度 ）
T = 273.15 + t
9 F = 32 + t 5
水的三相点温度—0.01℃（273.16K）（ 32ºF ） ℃ 水的三相点温度 ）（ 水的沸腾点温度—100 ℃（373.15K）（ 212ºF ） 水的沸腾点温度 ）（
3、理想气体的状态方程 (1) 状态方程 对于给定热学系统的一个确定状态， 对于给定热学系统的一个确定状态，它的状态 参量（ 、 、 ）之间总是满足一定的关系。 参量（p、V、T）之间总是满足一定的关系。 f（T, p, V） =0 （ ） ——一定量气体处于平衡态时的状态方程 一定量气体处于平衡态时的状态方程 一定量气体处于平衡态时的 (2)理想气体的定义 (2)理想气体的定义 在温度不太低（与室温相比）和压强不太大（ 在温度不太低（与室温相比）和压强不太大（与 大气压相比） 有三条实验定律： 大气压相比）时，有三条实验定律： Boyle-Mariotte定律: 定律: 等温过程中 定律 等温过程中 pV = const Gay-Lussac定律: 定律: 等压过程中 V/T = const 等压过程中 定律 Charles定律: 定律: 等容过程中 定律 等容过程中 p/T = const
Avogadro定律 定律: 定律 在同样的温度和压强下， 在同样的温度和压强下，相同体积的气体 含有相同数量的分子。在标准状态下， 1 摩 含有相同数量的分子。在标准状态下， 尔任何气体所占有的体积为22.4 尔任何气体所占有的体积为22.4 升。 理想气体的定义： 理想气体的定义： 在任何情况下都遵守上述三个实验定 律和Avogadro定律的气体称为理想气体。 定律的气体称为理想气体 律和 定律的气体称为理想气体。
成都大学 大学物理2综合练习题及参考答案1振动波光近代【精选】共31页文档
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
10、一个人应该：活泼而守纪律，天 真而不 幼稚， 勇敢而 鲁莽， 倔强而 有原则 ，热情 而不冲 动，乐 观而不 盲目。 ——马 克思
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在Biblioteka 群中间，才能认识自 己。——德国成都大学 大学物理2综 合练习题及参考答案1 振动波光近代【精选】
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
大学物理教程物理学的第二次大综合
Fe
1
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q1q2 r2
1
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万有引力大小
F引
G
m1m 2 r2
G
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Fe 1
e2
F引 4 0G m pm e
2.271039
二、静电力的叠加
两个点电荷之间的作用力并不因其它点电荷的存在 而有所改变，因此两个以上的点电荷对一个点电荷 的作用力等于各个点电荷单独存在时对该点电荷的 作用力的矢量和。
对它的合力，其大小为
F qq0 4qq0
40r2 40r2
5qq0
2 0 a 2
5q
20a2
。
方向如图示，指向 4q
13. 3 电场
一 电场
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A
电场
电荷B
场是一种特殊形态的物质
场 实物
物质两种形态
13. 2 真空中的库仑定律
库仑——法国工程师、 物理学家。1736—— 1806，在巴黎逝世。
法国科学院悬赏征求改良航海指南针中的磁针问题。库仑认为 磁针支架在轴上，必然会带来摩擦，提出用细头发丝或丝线悬 挂磁针。研究中发现线扭转时的扭力和针转过的角度成比例关 系，从而可利用这种装置测出静电力和磁力的大小，这导致他 发明扭秤。1785-1789年，用扭秤测量静电力和磁力，导出著名 的库仑定律。
点电荷。
设其中任一个电荷元 dq 在P点产生的场强为dE
dE
1
4π 0
dq r2
er
E
dE
物理学第二次大综合000
§2：物理学的第二次大综合在第1节中我们讲了“物理学第一次大综合”，在那里，牛顿将天地间（宇宙间）各种物质（宏观低速）的机械（力学）运动规律总结概括为几个基本定律。
而物理学的第二次大综合是由麦克斯韦完成的，他将电学、磁学和光学的基本规律统一到了麦克斯韦方程组之中。
然而，这次大统一是与人类对光的本性的认识密切相关的。
一、光的微粒说的确定1．英国皇家学会的由来生活在1600年前后的英国哲学家培根有一句名言：“知识就是力量”。
他在《新大西岛》一书中，假想了一个科学技术高度发达的理想王国，该王国由居住在“所罗门宫”的一批科学家管理。
所罗门宫仿佛是一个科学家们相互协作的科研机构。
几十年后，英国学者们就模仿“所罗门宫”自发成立了一个“无形学院”，它完全是一个民间组织，学者们定期举行聚会，进行科学交流和探讨。
1663年，“无形学院”被英王查理二世正式承认，成为英国皇家学会。
虽然由国王任命会长，但国王不肯出钱，学会的经费仍主要来自会费和富翁捐款。
胡克担任了皇家学会最早的总干事长，是学会活动的实际组织者。
2．光的波动说最早提出光的波动说的主要是笛卡儿和胡克，后来，惠更斯对这一学说进行了发展和完善。
①笛卡儿的观点笛卡儿认为，光是一种“压力”，在完全弹性的“以太”中传播，传播速度为无穷大。
②胡克的观点胡克认为，光是在介质中传播的一种“振动”，类似于水波。
③惠更斯的波动说（1679年）惠更斯与胡克生活在同一时代，他发展并完善了笛卡儿和胡克的观点，提出了比较完整的光的波动学说：他认为：光是在充满整个宇宙空间的特殊介质“以太”（ether）中传播的某种弹性波，类似于在介质中（如空气、水）传播的声波。
光波和声波一样都是纵波（疏密波）。
提出了著名的“惠更斯原理”，并很好地解释了光的反射和折射定律。
光的传播具有一定的速度，并且在水中的传播速度要比在空气中的小。
尽管惠更斯的光的波动说比较系统、完整，也能解释许多已知的光学现象，但其本身也存在许多问题和困难。
物理学的第二次大综合
库仑定律： 库仑定律： 定律
第八章静电场
电荷与电荷间的相互作用 （磁极与磁极间的相互作用） 磁极与磁极间的相互作用）
奥斯特的发现： 电流的磁效应，安培发现电流与电流 奥斯特的发现： 电流的磁效应， 的发现 间的相互作用规律. 间的相互作用规律. 法拉第的电磁感应定律： 法拉第的电磁感应定律： 电磁一体 的电磁感应定律 麦克斯韦电磁场统一理论（19世纪中叶） 麦克斯韦电磁场统一理论（ 世纪中叶） 电磁场统一理论 世纪中叶 赫兹在实验中证实电磁波的存在，光是电磁波. 赫兹在实验中证实电磁波的存在，光是电磁波. 在实验中证实电磁波的存在 技术上的重要意义：发电机、电动机、无线电技术等. 技术上的重要意义：发电机、电动机、无线电技术等.
8 – 1 电荷的量子化 电荷守恒定律
一
第八章静电场
电荷的量子化 基本性质 1 电荷有正负之分； 电荷有正负之分； 2 电荷量子化； 电荷量子化； 电子电荷 e = 1.602 × 10 19 C
q = ne
( n = 1, 2 ,3, )
同性相斥，异性相吸. 同性相斥，异性相吸. 1 2 强子的夸克模型具有分数电荷（ 或 电子电荷） 强子的夸克模型具有分数电荷（ 电子电荷） 夸克模型具有分数电荷 3 3 但实验上尚未直接证明. 但实验上尚未直接证明. 二 电荷守恒定律 在孤立系统中,电荷的代数和保持不变. 孤立系统中,电荷的代数和保持不变. 系统中 自然界的基本守恒定律之一） （自然界的基本守恒定
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一、库仑定律
1785年，库仑总结出两个点电荷之间的作用规律。
点电荷：带电体本身的线度<<到其它带电体的距离。
q1 r12
F21
q2
F12 d
F21
q1
r12
q2
F12
q1 r12
F21
q2
F12 d
F21
q1
r12
q2
F12
F q1q2 1
库仑力满足矢量叠加：
n
F F1 F2 Fn Fi
i1
例2 在边长为 a 的正方形的四角，依次放置点电荷 q 、
2q、—4q 和 2q ，它的 正 中 放 着 一 个 正 电 荷 q0 ,
求这个电荷受力的大小和方向。
解
两个2 q 和 q0 的作用力相抵消，
q0 所受到的只是 q和-4q
解
E
jFN，求(5该1.电6i荷所2在1.处0 的j )电N场 C强1度.
q
大小 E E (51.6)2 (21.0)2 N C1
55.71N C1
y
qF
方向 arctan Ey
22.1 Ex
o
E
x
四 电场强度的叠加
点电荷系的场的叠加
F12 F21
库仑定律的适用范围：从微观到宏观。 适用条件: 真空; 点电荷; 电荷静止或低速。
例1：
氢原子，电子绕质子旋转，质子质量
Mp = 1.6710-27 kg , 电子质量 me= 9.1110-31 kg , 求电子与质子 间的库仑力Fe与万有引力F引之比。
解：库仑力大小
定义： 电场强度
E
F
q0
电场中某点的电场强度为一个 矢量，其大小等于单位正电荷在 该点所受电场力的大小，方向 与该正电荷在该点受力方向同。
E
F
q0
单位 N C1 ; V m1
电场强度是描写电场的物理量，与试验电荷无关。
电荷
q
在电场中受的静电力
F
qE
注意
EF 与 q
对它的合力，其大小为
F qq0 4qq0
40r2 40r2
5qq0
2 0 a 2
5q
20a2
。
方向如图示，指向 4q
13. 3 电场
一 电场
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A
电场
电荷B
场是一种特殊形态的物质
场 实物
物质两种形态
四、电荷具有量子性
1891，提出电子；1896，发
现电子。电子大小在10-18 m
物体带电量都是基本电荷的整数倍。 范围内
基本电荷就是一个电子所带电量的绝对值。
e 1.6021019 C q ne (n 1,2,3,)
五、电荷具有相对论不变性
与质量比较
在不同的参考系内观察，同一带电粒子的电量不变。
二 电场强度
是描写电场性质的物理量， 与放进场中的电荷无关。
场源电荷Q，某场点处检验电
荷q0在电场中受力F
E
F
2F 3F
q0 2q0 3q0
Q q0 F
Q：场源电荷 q0：检验电荷
检验电荷为足够小的 正点电荷,对原电场几 乎无影响。
F/q0 与放进去的q0无关，代表场中的性质。
点电荷 qi 对q0 的作
用力
q1
r1
q2 r2
q3
r3
Fi
1
4π 0
qi q0 ri3
ri
由力的叠加原理得 q0 所受合力
F Fi
i
F3
F2
q0
F1
故 q0 处总电场强度
E
F
Fi
q0 i q0
电场强度的叠加
E Ei
i
q1
质子 电子 与质量比较
1.电荷是物质的一种属性。 2.电荷有两类，正电荷、负电荷。 3.同性电荷相斥、异性电荷相吸。 二、起电方法
1.摩擦起电 电荷从一个物体转移到另一个物体——多出来了 2.感应起电 电荷在一个物体上移动——分布不均匀
三、电荷守恒定律
电荷不能创造，也不会自行消失，只能从一个物体转移到 另一个物体，在整个过程中电荷的代数和守恒（不变）。
q2 q3
r1 r2 r3
F3
F2
q0
F1
场中分布有许多点电荷，由场强叠加原理和点电荷的场强公式， 就可以求出任意点的场强。
F qE 不同
三 点电荷的电场强度
E
F q0
4
1
π 0
q r2
er
q
q
r
q0
E
r E q0
E
q
E
q
r 0 E ?
例3 把一个点电荷（ q 62 10 9 C ）放在电
场中某点处，该电荷受到的电场力为F 3.2106 i
1.310 6
物理学的第二次大综合
1785 库仑定律 电荷与电荷间的相互作用 1820 电流的磁效应 电流与电流间的相互作用 1831 法拉第的电磁感应定律 1865 麦克斯韦电磁场统一理论 光是电磁波 1888 实验证实电磁波的存在 技术上 发电机、电动机、无线电通讯技术等
第13章
13. 1 电 荷
一、电荷
真空中的静电场
13. 2 真空中的库仑定律
库仑——法国工程师、 物理学家。1736—— 1806，在巴黎逝世。
法国科学院悬赏征求改良航海指南针中的磁针问题。库仑认为 磁针支架在轴上，必然会带来摩擦，提出用细头发丝或丝线悬 挂磁针。研究中发现线扭转时的扭力和针转过的角度成比例关 系，从而可利用这种装置测出静电力和磁力的大小，这导致他 发明扭秤。1785-1789年，用扭秤测量静电力和磁力，导出著名 的库仑定律。
F r2 F来自kq1q2 r2
er
F 的方向在 q1 q2 的连线上
SI制 k 8.98755 109 N m2 C2
k 1
4 0
真空中的电容率
F
k
q1q2 r2
er
0 8.85 10 12 C2 N 1 m 2
两个静止点电荷之间的作用力符合牛顿第三定律，即
Fe
1
4 0
q1q2 r2
1
4 0
e2 r2
万有引力大小
F引
G
m1m 2 r2
G
m
pm r2
e
Fe 1
e2
F引 4 0G m pm e
2.271039
二、静电力的叠加
两个点电荷之间的作用力并不因其它点电荷的存在 而有所改变，因此两个以上的点电荷对一个点电荷 的作用力等于各个点电荷单独存在时对该点电荷的 作用力的矢量和。