《静电场恒定电流场》PPT课件
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绸等摩擦后，都能够吸引轻小的物体。人们就说它们带了电，或者说它们有了电 荷。
某种电荷从一个物体转移到另一个物体 2. 静电感应
静电感应使物体带电
电荷从一个物体(或物体的一部份)转移到另一个物体(或同一物体的另一部分)
三、库仑定律Coulomb’s Law
库仑 (Charlse-Augustin de Coulomb 1736 ~1806)
电化学、量子化学、生物电、参量探测……
—— 科学技术的理论基石 电机、电器、电气、通信、雷达、电脑、电测……
民用：
阴极射线示波器 喷墨打印机 微波炉 电磁炉
交通：
磁悬浮列车 电磁高速公路
应用实例：Βιβλιοθήκη Baidu
工业：
矿物的分选 磁分离器 回旋加速器 磁流体发电机 电磁泵 变压器
军事：
电磁脉冲炸弹 隐形飞机
通信：
电磁学
张红军 副教授
zhhjun@snnu.edu.cn
陕西师范大学 物理学与信息技术学院
教材
新概念物理教程 《电磁学》(第二版) —— 赵凯华 陈熙谋，高等教育出版社
参考书目
1.《电磁学》 —— 贾起民，郑永令，陈暨耀，高等教育出版社
2.《电磁学》 —— 梁灿彬，秦光戎，梁竹健，高等教育出版社
3.《物理学》 —— [美]哈里德 瑞斯尼克著、李仲卿译，科学出版社
知识储备
高等数学、大学物理
考核方式
平时： 30％ 作业等 期末： 70％ 闭卷
绪论
一、电磁学的研究对象
电场
直流电路
场
路
磁“场场” “路” 交流电路
• 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
• 电磁场与物质的相互作用
本课程将按照 静电场 恒定电流场 恒磁场 电磁感应 电磁介质 电路
1点电荷:线度«距离时，带电体可视为带电的“点”
2库仑定律
F
K
q1q2 r2
电荷1 给电荷 2的力
F21q1 r12
r
q2 F12
F12 4Kq1qq0r12rq222 r12
F1
F31
q3
r12
r r
两个点电荷之间的作用力，不会因为第三
密立根测定电子电荷的实验
1909年密立根测量电子电荷；1923年获得诺贝尔物理奖。 方法：观察均匀电场中带电油滴的运动。
不加电场时
油滴在重力和阻力的作用下， 最后得到终极速度。
mg 6 rv1 0
v 1＝
mg
6
r
由此式可从实验中测量油滴的质量。
密立根
加电场时
油滴在重力、阻力和电场力 的作用下，最后也得到终极 速度。
mg 6 rv2－qE 0
v
＝
2
mg qE
6 r
因而可得油滴的电荷为
密立根油滴实验的结果
q 6rv1 v2
E
•电子电荷的值为e=1.603×10-19C，称为基元电荷； •油滴的电荷总是等于同一基元电荷的整数倍
q=ne, n=1,2,…., 即电荷是量子化的。
二、摩擦起电和静电感应
1. 摩擦起电 用木块摩擦过的琥珀能吸引碎草等轻小物体的现象。许多物体经过毛皮或丝
麦克斯韦电磁理论 电磁波 的顺序，对电磁现象的基本规律予以介绍。
二、电磁学的发展过程
公元前600年
1820年
古希腊泰勒斯 第一次记载电现象
奥斯特发现 电流对磁针的作用
1865年麦克斯韦提出 电磁场理论
深入研究 广泛应用
1831年
法拉第发现 电磁感应
本书将涉及下面一些科学家以及他们的重大发现， 他们是：库仑、奥斯特、安培、法拉第和麦克斯韦等。
• 1991年英国劳达公司一架民航机不幸坠毁，电磁 辐射酿成了这场大祸。《环境保护报》
• 1993年，瑞典等北欧三国的研究调查公布，长期 受到2mG以上的电磁辐射影响，患白血病的机会 是正常人的2.1倍，患脑肿瘤的机会是正常人的1.5 倍
2. 电磁辐射的来源
天然： 天然的电磁辐射是一种自然现象，主要来源于雷电、太阳热辐射、宇宙 射线、地球的热辐射和静电等
3. 电磁辐射的防护
距离防护 屏蔽防护 个人防护
第一章 静电场 恒定电流场
§1. 静电场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
§1. 静电场基本现象和基本规律
非天然： (1) 来源于无线电发射台，如广播、电视发射台、雷达系统等。
(2) 来源于工业强电系统，如高压输变电线路、变电站等。 (3) 来源于应用电磁能的工业、医疗及科研设备，如电子仪器、医疗设备、激 光照拍设备和办公自动化设备等。
(4) 来源于人们日常使用的家用电器，如微波炉、电冰箱、空调、电热毯、 电视机、录像机、电脑、手机等。
是研究电磁场与生物系统相互关系和相互作用的一门跨越传统学科边 界的交叉学科。它与生命科学、环境科学以及生物医学工程学都有着密切 关系。
❖ 天体磁学
研究宇宙世界的天体和星际物质之间各种磁场，磁力的产生、运作 和相互间的关联。
五、电磁辐射
——神秘的柔情杀手
1. 电磁辐射案例介绍
• 在斯德哥尔摩市，生活在高压输电线区域内的市 民，因磁通密度B＞3mG（毫高斯），癌症发病率 为其他地区的3.8倍！
法国物理学家
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。 1785-1789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。
库仑定律 1785年，法国库仑
（C.A.Coulomb）通过扭称实验得到。
库 仑
奥 斯 特
安 培
法 拉 第
麦 克 斯 韦
三、电磁学的研究方法
实践——理论——再实践 通过观察、实验、抽象、假设，从而得出定律定 理，然后再通过实践予以检验以决定其是否成立
四、电磁学的应用
—— 渗透到物理学的各个领域 力学、声学、光学、固体物理、半导体物理、光电
子学、激光物理、量子物理、地球物理、天体物理 …… —— 研究化学、生物学的重要基础
蓝牙技术 码分多址(CDMA) 无线应用协议(WAP) 微带线
医疗：
生物电磁场保健 激光治疗 微波治疗 电磁波消毒 电磁式生物芯片
与电磁学相关的新学科
❖ 电磁兼容(EMC)
一种器件、设备或系统的性能，它可以使其在自身环境下正常工作 并且同时不会对此环境中任何其他设备产生强烈电磁干扰。
❖ 生物电磁学
某种电荷从一个物体转移到另一个物体 2. 静电感应
静电感应使物体带电
电荷从一个物体(或物体的一部份)转移到另一个物体(或同一物体的另一部分)
三、库仑定律Coulomb’s Law
库仑 (Charlse-Augustin de Coulomb 1736 ~1806)
电化学、量子化学、生物电、参量探测……
—— 科学技术的理论基石 电机、电器、电气、通信、雷达、电脑、电测……
民用：
阴极射线示波器 喷墨打印机 微波炉 电磁炉
交通：
磁悬浮列车 电磁高速公路
应用实例：Βιβλιοθήκη Baidu
工业：
矿物的分选 磁分离器 回旋加速器 磁流体发电机 电磁泵 变压器
军事：
电磁脉冲炸弹 隐形飞机
通信：
电磁学
张红军 副教授
zhhjun@snnu.edu.cn
陕西师范大学 物理学与信息技术学院
教材
新概念物理教程 《电磁学》(第二版) —— 赵凯华 陈熙谋，高等教育出版社
参考书目
1.《电磁学》 —— 贾起民，郑永令，陈暨耀，高等教育出版社
2.《电磁学》 —— 梁灿彬，秦光戎，梁竹健，高等教育出版社
3.《物理学》 —— [美]哈里德 瑞斯尼克著、李仲卿译，科学出版社
知识储备
高等数学、大学物理
考核方式
平时： 30％ 作业等 期末： 70％ 闭卷
绪论
一、电磁学的研究对象
电场
直流电路
场
路
磁“场场” “路” 交流电路
• 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
• 电磁场与物质的相互作用
本课程将按照 静电场 恒定电流场 恒磁场 电磁感应 电磁介质 电路
1点电荷:线度«距离时，带电体可视为带电的“点”
2库仑定律
F
K
q1q2 r2
电荷1 给电荷 2的力
F21q1 r12
r
q2 F12
F12 4Kq1qq0r12rq222 r12
F1
F31
q3
r12
r r
两个点电荷之间的作用力，不会因为第三
密立根测定电子电荷的实验
1909年密立根测量电子电荷；1923年获得诺贝尔物理奖。 方法：观察均匀电场中带电油滴的运动。
不加电场时
油滴在重力和阻力的作用下， 最后得到终极速度。
mg 6 rv1 0
v 1＝
mg
6
r
由此式可从实验中测量油滴的质量。
密立根
加电场时
油滴在重力、阻力和电场力 的作用下，最后也得到终极 速度。
mg 6 rv2－qE 0
v
＝
2
mg qE
6 r
因而可得油滴的电荷为
密立根油滴实验的结果
q 6rv1 v2
E
•电子电荷的值为e=1.603×10-19C，称为基元电荷； •油滴的电荷总是等于同一基元电荷的整数倍
q=ne, n=1,2,…., 即电荷是量子化的。
二、摩擦起电和静电感应
1. 摩擦起电 用木块摩擦过的琥珀能吸引碎草等轻小物体的现象。许多物体经过毛皮或丝
麦克斯韦电磁理论 电磁波 的顺序，对电磁现象的基本规律予以介绍。
二、电磁学的发展过程
公元前600年
1820年
古希腊泰勒斯 第一次记载电现象
奥斯特发现 电流对磁针的作用
1865年麦克斯韦提出 电磁场理论
深入研究 广泛应用
1831年
法拉第发现 电磁感应
本书将涉及下面一些科学家以及他们的重大发现， 他们是：库仑、奥斯特、安培、法拉第和麦克斯韦等。
• 1991年英国劳达公司一架民航机不幸坠毁，电磁 辐射酿成了这场大祸。《环境保护报》
• 1993年，瑞典等北欧三国的研究调查公布，长期 受到2mG以上的电磁辐射影响，患白血病的机会 是正常人的2.1倍，患脑肿瘤的机会是正常人的1.5 倍
2. 电磁辐射的来源
天然： 天然的电磁辐射是一种自然现象，主要来源于雷电、太阳热辐射、宇宙 射线、地球的热辐射和静电等
3. 电磁辐射的防护
距离防护 屏蔽防护 个人防护
第一章 静电场 恒定电流场
§1. 静电场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
§1. 静电场基本现象和基本规律
非天然： (1) 来源于无线电发射台，如广播、电视发射台、雷达系统等。
(2) 来源于工业强电系统，如高压输变电线路、变电站等。 (3) 来源于应用电磁能的工业、医疗及科研设备，如电子仪器、医疗设备、激 光照拍设备和办公自动化设备等。
(4) 来源于人们日常使用的家用电器，如微波炉、电冰箱、空调、电热毯、 电视机、录像机、电脑、手机等。
是研究电磁场与生物系统相互关系和相互作用的一门跨越传统学科边 界的交叉学科。它与生命科学、环境科学以及生物医学工程学都有着密切 关系。
❖ 天体磁学
研究宇宙世界的天体和星际物质之间各种磁场，磁力的产生、运作 和相互间的关联。
五、电磁辐射
——神秘的柔情杀手
1. 电磁辐射案例介绍
• 在斯德哥尔摩市，生活在高压输电线区域内的市 民，因磁通密度B＞3mG（毫高斯），癌症发病率 为其他地区的3.8倍！
法国物理学家
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。 1785-1789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。
库仑定律 1785年，法国库仑
（C.A.Coulomb）通过扭称实验得到。
库 仑
奥 斯 特
安 培
法 拉 第
麦 克 斯 韦
三、电磁学的研究方法
实践——理论——再实践 通过观察、实验、抽象、假设，从而得出定律定 理，然后再通过实践予以检验以决定其是否成立
四、电磁学的应用
—— 渗透到物理学的各个领域 力学、声学、光学、固体物理、半导体物理、光电
子学、激光物理、量子物理、地球物理、天体物理 …… —— 研究化学、生物学的重要基础
蓝牙技术 码分多址(CDMA) 无线应用协议(WAP) 微带线
医疗：
生物电磁场保健 激光治疗 微波治疗 电磁波消毒 电磁式生物芯片
与电磁学相关的新学科
❖ 电磁兼容(EMC)
一种器件、设备或系统的性能，它可以使其在自身环境下正常工作 并且同时不会对此环境中任何其他设备产生强烈电磁干扰。
❖ 生物电磁学