大学物理课件静电场

1、电磁学 1 大学物理（2）通知（1）本学期集中答疑安排： 时间：1-3、5、8-11周， 每周五下午5：006：00 地点：教七楼114（理论物理教研室）（2）期末考试安排： 初步定于第12周周末，具体安排另行通知。（3）本课堂课件下载信箱： 密码：jiaoshi b2012 本学期教学内容（40学时）静电场及基本性质（9学时）静电场中的导体及介质（7学时）稳恒电流的磁场及基本性质（10学时）电磁感应现象及规律（6学时）Maxwell 电磁场方程组（2学时）量子物理（6学时）3第十二章 真空中的静电场1 电荷一、两种电荷摩擦起电、静电感应、正电荷、负电荷、电中性、电量导体、绝缘体（电介质）、半

2、导体自由电子、载流子、空穴电荷守恒定律适用于一切宏观和微观过程( 例如核反应和基本粒子过程、天体演变过程 )，是物理学中普遍的基本定律之一。 二、电荷守恒定律在一个与外界没有电荷交换的系统内，正负电荷的代数和在任何物理过程中保持不变。4三、电荷量子化19061917年，密立根（R.A.millikan )用油滴法测定了电子电荷。证明微小粒子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。迄今所知，电子是自然界中单独存在的最小负电荷，质子是最小的正电荷。1986年的推荐值为：e =1.6021773310-19 库仑(C) 库仑（C）是电量的国际单位。获1923年

3、诺贝尔物理学奖5电荷量子化是个实验规律。表明：电荷量子化已在相当高的精度下得到了检验。假定中子电荷等于质子和电子电荷的代数和，现有的实验结果四、电荷的相对论不变性：在不同的参照系内观察，同一个带电粒子的电量不变。电荷的这一性质叫做电荷的相对论不变性。6关于分数电荷：1964年默里.盖尔曼提出夸克（quark）模型，同时期中国科学家提出分层结构，但层子模型没被国际社会接受。夸克带有分数电荷。夸克分类：电荷：电荷：上夸克、粲夸克、顶夸克下夸克、奇夸克、底夸克例如：质子2个上夸克1个下夸克中子1个上夸克2个下夸克夸克是理论上的预言，没有发现单独存在的夸克，但间接得到了证实。7关于原子核的形成：质子、

4、中子都称为强子 强子由夸克组成夸克带“色荷” 色荷之间作用力是色力 色力是由胶子作为传递媒介的。即： 夸克 色荷 色力(强力) 胶子 强子。分数电荷仍然是符合量子化的。四种基本相互作用： 电磁相互作用 引力相互作用 （长程力） 强相互作用 弱相互作用 （短程力）基本粒子非基本、基本电荷非整数82 库仑定律1785年，库仑通过扭称实验得到。 “ 在真空中， 两个静止点电荷之间的相互作用力大小，与它们电量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比；作用力的方向沿着它们的联线，同号电荷相斥，异号电荷相吸 ”点电荷理想模型9“由施力电荷指向受力电荷”从电荷1指向电荷2若表示 电荷2对电荷1的力 表达式仍

5、为但从电荷2指向电荷1电荷1对电荷2的作用力10令有理化K的取值：真空介电常量（真空电容率）国际单位制中（ ）11实验表明，库仑力满足线性叠加原理，即不因第三者的存在而改变两者之间的相互作用。静电力的叠加原理：123 电场和电场强度早期：电磁理论是超距作用理论后来: 法拉第提出近距作用 并提出力线和场的概念一.电场及其物质性电荷 电场 电荷场的物质性：对电场中的带电体施以力的作用。当带电体在电场中移动时，电场力作功，场具有能量。变化的电磁场以光速在空间传播，表明电场具有动量。电场具有动量、能量， 体现了它的物质性。静止电荷产生的场叫做静电场13二.电场强度试验电荷试验电荷放到场点P处，受力为实

6、验表明：确定场点 比值 与试验电荷无关定义：电场强度电量充分地小线度足够地小条件 物理意义：单位正电荷在电场中某点所受到的力。反映电场本身的性质电场为矢量场场强单位：N/C、V/m1 N/C=1 V/m 14三、场强的叠加原理当电场是由多个点电荷形成的，则试验电荷受的力为：由场强定义：场强叠加原理：点电荷的场强以q为球心的球对称型15点电荷系的场强连续带电体的场强P把带电体看作是由许多个电荷元组成电荷密度体电荷密度面电荷密度线电荷密度164 电场计算举例1、电偶极子的场强定义电偶极矩：要特别关注两个问题： 矢量性、微元法17 电偶极子在电场中所受力矩因 l 极小，可认为电偶子所在处场强均匀力矩 M 为：182 、求均匀带电细棒中垂面上一点的场强。 设棒长为 , 带电量 ，电荷线密度为19均匀带电细棒可以看成无限长无限长均匀带电细棒的场强为： 相当于点电荷的场强。203 、均匀带电圆环轴线上一点的场强。设圆环带电量为 ，半径为解：由对称性可知， p点场强只有x方向分量214 、 均匀带电圆盘轴线上一点的场强。 设面电荷密度为 ，半径为解：带电圆盘可看成许多同心的圆环组成，取半径为r，宽度为dr