第12章电子教案

•四、作业
大学物理（二）练习册
•
题型：选择、填空、计算、研讨。
• 要求：独立、认真、按时完成，研究生助教负责批改作业！
第12章电子教案
• 电磁学概述
•（electromagnetism）
• 电磁学是研究电磁现象的规律的学科。即电磁学研究的现 象是电荷和电流产生电场和磁场的规律、电场和磁场的相互 联系、电磁场对电荷和电流的作用、电磁场对实物的作用及 所引起的各种效应等。电磁现象是自然界中普遍存在的一种 现象，它涉及的方面很广，从人们的日常生活,到尖端的科学 技术研究，无一不和电磁学有关。
• 电磁学内容按性质来分,主要包括“场”和“路”两部分. 这里我们侧重于从场的观点来进行阐述.“场”不同于实物物 质,它具有空间分布,这样的对象从概念到描述方法, 例如对矢量 场的描述方法及其基本特性——引入“通量”和“环流”两个 概念及相应的通量定理和环路定理，对初学者来说都是新的。
第12章电子教案
第12章电子教案
•电场强度的计算
•电场强度的计算
•（1）点电荷的电场
•（2）场强叠加原理和点电荷系的电场
•场点
•（3）连续分布电荷的电场 •点电荷的电场
•q
•源点
•球对称性
•电场强度叠加原理和点电荷系的场强
•q0
•q2
•q
i
•q1
第12章电子教案
•电场强度叠加原理
•电场中任何一点的总场强等于各个点电荷在该点各 自产生的场强的矢量和。这就是场强叠加原理。
• 在一个与外界没有电荷交换的 系统内，不管发生什么物理过程， 正负电荷的代数和保持不变。
• 物体带电量的变化是不连续 的，它只能是元电荷 e 的整数倍, 即粒子的电荷是量子化的。
•e = 1.60210-ห้องสมุดไป่ตู้9C(库仑)，为电子电量。
•密立根
•1923年诺贝尔物理学奖授予美 国科学家密立根，表彰他对基 本电荷和光电效应的工作。
•3.电场性质
•(1)力的性质：对处于电场中的其他带电体有作用力； •(2)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。 •电场强度 •从力的角度研究电场
•单位正电荷（检验电荷）在电 场中某点所受到的力。
•它与检验电荷无关，反映电场本身的性质。 • 电场中某点的电场强度等于单位正电荷在该点所受 的电场力。
•电荷
电场
电荷
•2. 场的物质性体现在：
•a. 力的作用, •b. 电场具有能量, •c. 电场具有动量。
•历史上：超距作用 •（不需时间、不需媒介质）。
•变化的电磁场以有限的 速度（光速）传播。
•场和实物是物质存 在的不同形式。
•同：能量、动量、质量。
•异：实物不可入性， • 场可以叠加。
第12章电子教案
第12章电子教案
2020/11/25
第12章电子教案
•本学期基本教学安排
•一、教学内容：教材《大学物理学》下
•
电磁学
（12-16章）
•
量子力学基础 （17章）
•二、教学时间：1-16周，考试初定在19-20周进行。
•三、考核方式：考试（70%）+平时成绩（30%）
•考试题型：选择（30%）、填空（30%）、计算（40%） •平时成绩：作业和到课率（20%）、开放实验（10%） •开放实验: 电学通识、磁学通识
•第12章 真空中的静电场
§12.1 电荷 库仑定律 §12.2 电场与电场强度 §12.3 高斯定理 §12.4 电势 §12.5 等势面与电势梯度
•作业：练习册 •选择题：1—10 •填空题：1—10 •计算题：1— 8
第12章电子教案
•§1 电荷 库仑定律
•电荷的基本性质 •1. 两种电荷 •2. 电荷守恒定律 •3. 电荷量子化
•应用万有引力定律, 电子和质子之间的万有引力为
•由 此 得 静 电 力 与 万 有引力的比值为：
•由此,在处理电子和质子之间的相互作用时,只 需考虑静电力,万有引力可以略去不计. 在原子 结合成分子,原子或分子组成液体或固体时,它 们的结合力在本质上也都属于电性力.
第12章电子教案
•§2 电场与电场强度 •电场： •1. 电场概念的引入
•电偶极子(Electric dipole)
•电偶极子：一对靠得很近的等量异号的点电荷。
•电偶极子（是理论是处理电介质分子 模型）
•-q •0 •+q
•场点•p
•l << r
•l
•场点到原点距离为r
•电偶极矩 (Electric dipole moment):
•由 -q 指向 +q
第12章电子教案
•例：求电偶极子中垂线上一点的场强
•解:
•E+
•EP •P
•E-
•r
•
•-q •l •q
•用 表示从 -q 到 +q 的矢 量，定义电偶极矩为：
第12章电子教案
•例: 讨论电偶极子在均匀电场中所受的作用力。
•解:设在均匀外电场中，电偶 极子电矩的方向与场强方向 间的夹角为θ，作用在电偶极 子正负电荷上的力的大小分
第12章电子教案
•例：按量子理论，在基态下，电子在半径 r = 0.529×10-10m的 球面附近出现的概率最大。试计算在基态下，氢原子内电子和 质子之间的静电力和万有引力，并比较两者的大小。引力常数 为G=6.67×10-11N·m2·kg -2。
• 解: 按库仑定律计算,电子和质子之间的静电力为
别为F+ 、F-。
• 由于F+ F- 不在同一直线 上,故有力矩的作用
•电偶极子在均匀外电场 中所受的合外力
•+q
•
•–q
第12章电子教案
•任意带电体（连续带电体)电场中的场强：
第12章电子教案
•库仑定律, 静电力的叠加原理
•4. 库仑定律
•1785年，法国库仑（C.A.Coulomb)
•叠加性
•有理化单位制 •真空介电常量
•q2 •q1
•q1
•r1
•q2
•r2
•q0
第12章电子教案
•历史上的库仑实验
•扬振宁：上海物理学会演讲，1978年7月6日。
• 我曾经把库仑的文章拿来看了一看，发现他写出的 那个公式同实验的误差达到30%以上，估计他写这个 公式，一部分是“猜”出来的。 •猜测的道理是因为他已知道牛顿的公式。 • 所以要和大家讲这一点，是因为所有物理和数学最 前沿的研究工作，很大一部分力量要花在猜想上；在 别的方面可能也是这样，不过我不太熟悉罢了。当然 这并不是说可以乱猜，猜必须建筑在过去的一些知识 上面，你过去的知识愈正确、愈广泛，那么猜到正确 答案的可能性就愈大。