第三篇靜電場庫侖第1頁，課件共27頁，創作于2023年2月第三篇電磁相互作用和電磁場

Electromagneticfield

四種基本相互作用電磁引力強弱電磁相互作用重要清楚通過電磁場說明場的基本性質

基本特征

基本方法場論第2頁，課件共27頁，創作于2023年2月內容：一.靜電場及基本性質二.穩恒電流的電場、磁場及基本性質三.電磁感應現象及規律四.Maxwell電磁場方程組

電磁場的統一性物質性相對性

電磁場量的相對論變換五.引力場思路：實驗規律場的性質場與物質的相互作用第3頁，課件共27頁，創作于2023年2月1.對電荷的基本認識

兩種電荷量子化(chargequantization)1906-1917年，密立根用液滴法首先從實驗上證明了，微小粒子帶電量的變化不連續。

第一章真空中的靜電場

Electrostaticfield§1庫侖定律一.電荷守恒定律第4頁，課件共27頁，創作于2023年2月電荷守恒定律的表述：在一個和外界沒有電荷交換的系統內，正負電荷的代數和在任何物理過程中保持不變。電荷守恒定律是物理學中普遍的基本定律電量是相對論不變量電荷守恒定律(lawofconservationofcharge)討論第5頁，課件共27頁，創作于2023年2月二.庫侖定律(CoulombLaw)

1785年，庫侖通過扭稱實驗得到。1.表述在真空中，兩個靜止點電荷之間的相互作用力大小，與它們的電量的乘積成正比，與它們之間距離的平方成反比；作用力的方向沿著它們的聯線，同號電荷相斥，異號電荷相吸。第6頁，課件共27頁，創作于2023年2月電荷2受電荷1的力從電荷1指向電荷2若表示電荷1受電荷2的力表達式仍為但從電荷2指向電荷1第7頁，課件共27頁，創作于2023年2月2.K的取值一般情況下物理上處理K的方式有兩種：1)如果關系式中除K以外，其它物理量的單位已經確定那么只能由實驗來確定K值

K是具有量綱的量如萬有引力定律中的引力常量G就是有量綱的量

2)如果關系式中還有別的量尚未確定單位則令就K=1(如牛頓第二定律中的K)第8頁，課件共27頁，創作于2023年2月第二種高斯制中電量的單位尚未確定

令K=13.SI中庫侖定律的常用形式令有理化庫侖定律(兩種)第一種國際單位制中真空介電常量真空電容率第9頁，課件共27頁，創作于2023年2月1)基本實驗規律宏觀微觀適用2)點電荷理想模型三.電力疊加原理施力受力?討論第10頁，課件共27頁，創作于2023年2月§2電場電場強度早期：電磁理論是超距作用理論后來:法拉第提出近距作用并提出力線和場的概念一.電場(electricfield)

電荷周圍存在電場。1.電場的基本性質對放其內的任何電荷都有作用力電場力對移動電荷作功第11頁，課件共27頁，創作于2023年2月2.靜電場

相對于觀察者靜止的電荷產生的電場是電磁場的一種特殊形式二.電場強度(electricfieldstrength)空間帶電體電量為描述場中各點電場的強弱的物理量是電場強度第12頁，課件共27頁，創作于2023年2月試驗電荷條件電量充分地小線度足夠地小試驗電荷放到場點P處，試驗電荷受力為試驗表明：確定場點比值與試驗電荷無關電場強度定義第13頁，課件共27頁，創作于2023年2月討論矢量場量綱國際單位制單位或點電荷在外場中受的電場力第14頁，課件共27頁，創作于2023年2月三.電場強度的計算1.點電荷的場強公式根據庫侖定律和場強的定義球對稱由庫侖定律由場強定義討論從源電荷指向場點場強方向正電荷受力方向由上述兩式得第15頁，課件共27頁，創作于2023年2月2.場強疊加原理任意帶電體的場強如果帶電體由n個點電荷組成，如圖由電力疊加原理由場強定義整理后得或根據電力疊加原理和場強定義第16頁，課件共27頁，創作于2023年2月若帶電體可看作是電荷連續分布的，如圖示把帶電體看作是由許多個電荷元組成，然后利用場強疊加原理。P電荷密度體電荷密度面電荷密度線電荷密度第17頁，課件共27頁，創作于2023年2月例1電偶極子的場首先看一對等量異號電荷相距一般方法點電荷場疊加第18頁，課件共27頁，創作于2023年2月若從電荷連線的中點向場點P畫一位矢若>>則這一對等量異號電荷稱為電偶極子(electricdipole)電偶極矩(electricmoment)電偶極子第19頁，課件共27頁，創作于2023年2月討論特殊情況連線上，正電荷右側一點P的場強垂直連線上的一點第20頁，課件共27頁，創作于2023年2月的推導從出發由圖第21頁，課件共27頁，創作于2023年2月第22頁，課件共27頁，創作于2023年2月電荷線密度為求：如圖所示點的電場強度解：在坐標x處取一個電荷元dq該點電荷在p點的場強方向如圖所示大小為各電荷元在p點的場強方向一致場強大小直接相加例2長為均勻帶電直線第23頁，課件共27頁，創作于2023年2月第24頁，課件共27頁，創作于2023年2月例3均勻帶電圓環軸線上的場解：在圓環上任取電荷元由對稱性分析知垂直