新概念物理学电磁学

确定电力定律，得到两个同号电荷的
斥力
f r 2.06
▪ 两个异号电荷的引力比平方反比的方次要 小些。（研究结果直到1801年发表才为世人 所知）
Cavendish实验
1772年Cavendish遵循Priestel的思想设计了 实验验证电力平方反比律，如果实验测定带 电的空腔导体的内表面确实没有电荷，就可 以确定电力定律是遵从平方反比律的即
(1) 电磁学研究对象：
电磁现象的基本概念和基本规律 电荷、电流产生电场、磁场的规律 电场和磁场的相互联系 电磁场对电荷、电流的作用 电磁场对物质的各种效应。
(2)发展简史
第一章 静电场
§1 静电的基本现象与基本规律
一、 两种电荷
物体有吸引轻小物体的性质，就说它带了电，或 有了电荷。带电的物体叫带电体。 使物体带电叫起电。
f r2 越小，内表面电荷越少
他测出不大于 0.02（未发表，100年以 后 Maxwell整理他的大量手稿，才将此结果公诸 于世。
1785年Coulomb测出结果
精度与十三年前Cavendish的 实验精度相当
库仑是扭称专家; 电斥力——扭称实验，数据只
有几个，且不准确（由于漏 电 ） —— 不 是 大 量 精 确 的 实 验 ；
二、电荷守恒定律(Charge conservation)：
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。
说明：
1）是一切宏观过程和一切微观过程都必须遵循的基本规律。 2）适用于所有的惯性系。电荷是一个相对论性不变量，即在 不同的惯性系由观察者对电荷进行测量所得到的量值相同。
在大学本科阶段电磁学课程是物理专业和其它电类 专业的一门十分重要的基础理论课程。电磁学的知识 和应用范围非常广泛，人们对物质结构的认识，对物 质的弹性、导热性、导电性，以及摩擦生热、光的本 质等等的研究，都是以电磁相互作用为基础。生产、 生活、工程技术方面，由于电能容易获得又易于转换 和使用，便于传输又有极高的效率，因此被广泛应用 在动力、通讯、测量以及电工学、电化学、无线电学、 自动控制学、遥感遥测学、电视学等理工科各个领域。 它涉及较多的后续课程。如电工学、电动力学、电子 技术和光学等。
在真空中，两个静止的点电荷q1和q2之间的相互 作用力大小和q1 与q2的乘积成正比，和它们之间 的距离r平方成反比；作用力的方向沿着他们的联 线，同号电荷相斥，Fra Baidu bibliotek号电荷相吸。
F kqr1q22 rˆ
如何建立？？
（一）库仑定律的建立
Franklin 首先发现金属小杯内 的软木小球完全不受杯上电荷 的影响;
F电r2, 1 02
与万有引力类比得
（二）库仑定律的表述
在真空中，两个静止的点电荷q1和q2之间的相互 作用力大小和q1 与q2的乘积成正比，和它们之间 的距离r平方成反比；作用力的方向沿着他们的联 线，同号电荷相斥，异号电荷相吸。
用摩擦方法使物体带电叫做摩擦起电。 自然界只存在两种电荷：正电荷和负电荷，且同种电荷
相排斥异种电荷相吸引。 另一种重要的起电方法是静电感应。
摩擦起电和静电感应的实验表明，起电过程是 电荷从一个物体（或物体的一部分）转移到另一物 体（或同一物体的另一部分）的过程。
总结出如下定律：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。这个 定律叫电荷守恒定律。
三、导体、绝缘体和半导体
1、导体：电荷能从产生的地方迅速转移或传导到其 它部分的那种物体。金属，石墨，电解液（酸，碱，盐类
的水溶液），人体，地，电离的气体等都是导体；
2、绝缘体：电荷几乎只能停留在产生的地方的那种物 体。玻璃，橡胶，丝绸，琥珀，松香，硫磺，瓷器，油类，未
电离的气体等都是绝缘体。
3、半导体：导电能力介于导体与绝缘体之间，且对 温度、光照、杂质、压力、电磁场等外加条件极为敏 感。
认真学好电磁学！
课程介绍
电磁学是普通物理系列中最重要的基础课之一，是电 工学、电子学、等离子体物理、磁流体力学、光的电 磁理论等的基础，是经典物理的重要组成部分，也是 近代物理和许多技术学科不可缺少的基础。
电磁学课程包括静电场、恒磁场、电磁感应、电磁介 质、电路、麦克斯韦电磁场理论、电磁波等内容。
教材： 《新概念物理学》电磁学 赵凯华、陈熙谋
主要参考书
《电磁学》上下册，赵凯华 陈熙谋，高等教育出版社， 1985年6月第二版 《电磁学》第二版 贾起民 郑永令 陈暨耀编 高等教育出 版社 2001年
《电磁学》 梁灿彬 秦光戒 梁竹健编 人民教育出版社 1981年
《电磁学及其应用》第5版，Kraus Fleisch 清华大学出版 社，2001年
《Electricity and Magnetism》Third Edition B.l. Bleaney and B.Bleaney Oxford Univesity Press 1975
电磁学网址：http://Kj.wzu.edu.cn/dcx
电磁相互作用是物质世界中最普遍的相互作用之一。 这种相互作用既存在于宏观物体之间，也存在于分子 和原子内。由于电磁现象是自然界存在着的一种极为 普遍的现象，电磁力又是比万有引力强1039倍的长程 力，所以研究物质间电磁相互作用、电磁场产生、变 化和运动的规律的电磁学已成为物理学的一门十分重 要的分支学科。
四、 物质的电结构
物质是由分子，原子组成的，而原子又由带 正电的原子核和带负电的电子组成。原子核中有 质子和中子，中子不带电，质子带正电。一个质 子所带电荷和一个电子所带电量数值相等。如果 用e代表一个质子的电量，则一个电子的电量就是 -e。它的近似值为
e=1.60210-19库仑
（二）库仑定律
在Franklin的建议下，Priestel 做了实验 ——提出问题
猜测答案
现象与万有引力有相同规 律
由牛顿力学可知：球壳对
放置在壳外的物体有引力，
而放置在球壳内任何位置
的物体受力为零。
类比：电力与距离平方成 反比
F引
1 r2
~
F电
1 r2
设计实验
1769年Robison首先用直接测量方法