大学物理 电磁学

，它的大小与两电荷间的距离服从平方反比律。
3、补充电力叠加原理，利用库仑定律原则上可解决
静电学中所有问题。
4、理论地位和现代含义

库仑定律是静电学的基础，说明了 带电体的相互作用问题
原子结构，分子结构，固体、液体的结构 化学作用的微观本质,都与电磁力有关，其中 主要部分是库仑力
5、电量单位 －MKSA制
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。
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。
2、绝缘体：电荷几乎只能停留在产生的地方的那种物 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。
1库仑：当导线中通过1安培稳恒电流时， 一秒钟内通过导线某一给定截面的电量为 1C=1A· s 若F=1N, q1=q2=1C, r=1m 则 k=8.9880×109N· 2/C2 ≈9.00×109N· 2/C2 m m

k
1 4 0
0
1 4k
8.854187818 (71) 10 12 C 2 / Nm 2
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

F电 r 2 , 10 2
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。
讨论
f r
2
?
f k
g1 g 2 r

适用范围和精度
原子核尺度——地球物理尺度 天体物理、空间物理

wk.baidu.com10

13
cm ~ 10 cm
9

精度：Coulomb时代 1971年
10
10
2
16
（四）说明：
1、库仑定律只讨论两个静止（相对观察者和实验室 参考系）的点电荷间的作用力。 2、库仑定律指出，两静止电荷间的作用力是有心力
带电的过程是电子转移的过程:摩擦起电、静电感应 测量电量：验电器 静电计
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：

设计实验

1769年Robison首先用直接测量方法 确定电力定律，得到两个同号电荷的 斥力
6 0. 2 r f
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

（三）成立条件、适用范围、精度
条件：静止 真空 点电荷
点电荷：
理想模型（已学过的）
质点
刚体
平衡态（热学）
点电荷：忽略了带 电体形状、大小以 及电荷分布情况的 电荷。
静止：点电荷相对静止，且相对于观察者也静止
真空条件
作用：为了除去其他电荷的影响，使两个 点电荷只受对方作用。 如果真空条件破坏会如何？——不仅只有 两个电荷；总作用力比真空时复杂些，但 由于力的独立作用原理，两个点电荷之间 的力仍遵循库仑定律 因此可以推广到介质、导体
《Electricity and Magnetism》Third Edition B.l. Bleaney and B.Bleaney Oxford Univesity Press 1975
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。
四、物质的电结构 P4
五、库仑定律
（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; 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。 1 1 类比：电力与距离平方成 F引 2 ~ F电 2 r r 反比
(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(Electric charge)
带电体
物质的微观结构:自由电荷 束缚电荷 载流子
2

r
f r 2 — — 实验结果 g 1g 2 2 f k r f g 1 g 2 / r — — 类比于引力 2 r f || r — — 对称性的结果
k是引进单位制后引入的常数。
注意
上述公式并非都是大量 实验的结果，是在事实 基础上理性思维的结果。 如力的方向：分析点电 荷受力：只能沿联线， 否则空间旋转180°就 不对称了
f r
2
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；
（五）物理定律建立的一般过程




观察现象； 提出问题； 猜测答案； 设计实验测量； 归纳寻找关系、发现规律； 形成定理、定律（常常需要引进新的物理量或模 型，找出新的内容，正确表述）； 考察成立条件、适用范围、精度、理论地位及现 代含义等 。