电磁运动(电磁学) 公元前600年 1820年 1831年 古希腊泰勒斯 奥斯特发现 法拉第发现 第一次记载电现象电流对磁针的作用电磁感应现象 1865年麦克斯韦提出 电磁场理论 1905年爱因斯坦建立 狭义相对论 (下一页)
1905年爱因斯坦建立 狭义相对论 1865年麦克斯韦提出 电磁场理论 1820年 奥斯特发现 电流对磁针的作用 公元前600年 1831年 法拉第发现 电磁感应现象 古希腊泰勒斯 第一次记载电现象 电磁运动 (电磁学) （下一页）
电磁学-历史上:科技发展的支柱, 21世纪:高技术发展的基石! 电磁运动是物质运动的基本形式之 电磁学的规律从宏观到微观都有广泛的应用。 电磁学的研究对象:由电荷产生的电磁场的运动规律 及电磁场与其他物质之间相互作用的规律。 质点(粒子)→>波→场 大学物理电磁学的主要内容 1)由静电荷在真空中产生的静电场; 2)由运动电荷在真空中产生的静磁场; 3)物质在静电场和静磁场中的行为; 4)电磁场的应用 冈□(下一页)
电磁学--历史上：科技发展的支柱， 21世纪：高技术发展的基石！ 电磁运动是物质运动的基本形式之一； 电磁学的规律从宏观到微观都有广泛的应用。 电磁学的研究对象：由电荷产生的电磁场的运动规律 ========及电磁场与其他物质之间相互作用的规律。 大学物理电磁学的主要内容： 1）由静电荷在真空中产生的静电场； 2）由运动电荷在真空中产生的静磁场； 3）物质在静电场和静磁场中的行为； 4）电磁场的应用。 （下一页） 质点(粒子) →波→场
本次课的主要内容:第八章:真空中的静电场 1、关于场与电荷 2、库仑定律 3、电场电场强度及其计算 目的与要求: 1)理解场、电场及电场强度的概念; 2)会用库仑定律计算多个点电荷间的相互作用力; 3)会计算多个点电荷产生的电场; 4)会用积分法计算一维分布的电荷(直线和圆)产生的 电场强度 (下一页)
本次课的主要内容：第 八 章: 真空中的静电场 1、 关于场与电荷 2、 库仑定律 3、 电场 电场强度及其计算 目的与要求: 1) 理解场、电场及电场强度的概念; 2) 会用库仑定律计算多个点电荷间的相互作用力; 3) 会计算多个点电荷产生的电场; 4) 会用积分法计算一维分布的电荷(直线和圆)产生的 电场强度. （下一页）
第八章真空中的静电场 1、什么是场?场是某一个物理量的空间分布 如:温度场、引力场、速度场、电场、磁场等。 2、场量:场所代表的物理量,如温度、速度、电场强度等。 3、场的分类:标量场与矢量场 标量场:场量为标量,如温度场; 矢量场:场量为矢量,如速度场、引力场、电场、磁场等 4、场具有可入性—可迭加性 5、场的描述方法 1)函数法:将场量的空间分布和随时间的变化用函数表示 T=T(G,y,z; t) v=v(r, t)E=E(r,t) 2)图示法:用图形来表示场量的空间分布 如:等高线图,电场线图(见书上17页)等 (下一页)
第八章 真空中的静电场 1、什么是场？ 如：温度场、引力场、速度场、电场、磁场等。 2、场量：场所代表的物理量，如温度、速度、电场强度等。 3、场的分类：标量场与矢量场 标量场：场量为标量，如温度场； 矢量场：场量为矢量，如速度场、引力场、电场、磁场等。 4、场具有可入性——可迭加性 5、场的描述方法 1）函数法：将场量的空间分布和随时间的变化用函数表示 ， 如 场是某一个物理量的空间分布 T T(x, y,z;t) v v(r,t) E E(r,t) = = = 2）图示法：用图形来表示场量的空间分布。 如：等高线图，电场线图（见书上17页）等 （下一页）
§8-1电荷 是产生电磁场的源泉; 由相对于观察者静止的电荷产生的场称为静电场; 由相对于观察者运动的电荷产生的场称为磁场 存在两种电荷:正电荷、负电荷 产生电荷的方法:摩擦起电和静电感应 2.电荷之间有相互作用:异号相吸引,同号相排斥 3.电荷量子化 1906~1917年,密立根( R.A.millikan)用液 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。 冈□(下一页)
——是产生电磁场的源泉； 1. 存在两种电荷：正电荷、负电荷 产生电荷的方法: 摩擦起电和静电感应 §8 -1 电荷 由相对于观察者静止的电荷产生的场称为静电场； 由相对于观察者运动的电荷产生的场称为磁场。 3. 电荷量子化 1906～1917年，密立根（R.A.millikan )用液 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。 （下一页） 2. 电荷之间有相互作用：异号相吸引，同号相排斥
迄今所知,电子是经实验验证的自然界中存在的最小 负电荷,质子是最小的正电荷。 1986年的推荐值为:e=1.60217733×1019库仑(C) 库仑是电量的国际单位。 电荷量子化( charge quantization)是个实验规律 电荷量的相对论不变性 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量的相对论不变性 (下一页)
电荷量子化(charge quantization)是个实验规律。 迄今所知，电子是经实验验证的自然界中存在的最小 负电荷，质子是最小的正电荷。 1986年的推荐值为：e =1.60217733×10-19库仑(C) 库仑是电量的国际单位。 4. 电荷量的相对论不变性 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量的相对论不变性。 （下一页）
5.电荷守恒定律( law of conservation of charge) 表述: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。 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),是自然界 中普遍的基本定律之一。 (下一页)
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 )，是自然界 中普遍的基本定律之一。 表述： 5. 电荷守恒定律（law of conservation of charge) 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。 （下一页）
§8-2库仑定律静电力的叠加原理 在真空中两个静止点电荷之间的作用力大小与 其电量的乘积成正比,与它们之间距离的平方成反 比。作用力的方向沿着两个点电荷的连线方向 f=k 41q 12 2 12 21=kY 2 21 q 12 表示单位矢量 12 21 F12库仑力满足牛顿第三定律 21 在[S中的库仑定律 ≈9.0×10Nm2C-的比例系数 478 k=8.98755×109N.m2C2实验值 a=8854187817×10"2C2(N.m)称为真空电客率 常取E0=885×102F.m1 司(下一页)
2 1 2 1 2 1 2 1 2 rˆ r q q F = k §8 –2 库仑定律 静电力的叠加原理 在真空中两个静止点电荷之间的作用力大小与 其电量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反 比 。作用力的方向沿着两个点电荷的连线方向. 12 21 r ˆ = −r ˆ 表示单位矢量 2 2 1 2 1 1 2 2 1 rˆ r q q F = k F21 F12 = − 库仑力满足牛顿第三定律 9 2 2 0 9 0 10 4 1 − k = N m C 8.854187817 10 /( ) 1 2 2 2 0 = C N m − 在[SI]中的库仑定律 的比例系数 称为真空电容率 或真空介电常量 q1 12 r F21 F12 q2 （下一页） 9 2 2 8 98755 10 − k = N m C 实验值 常取 12 1 0 8 85 10− − = F m
库仑力的叠加原理:实验表明,库仑力满足线性叠加 原理,即多个点电荷同时作用于一个点电荷的力等于 每个点电荷单独作用力之矢量和 q04 F 5=∑F=∑ 4丌 04 4 (下一页)
库仑力的叠加原理：实验表明，库仑力满足线性叠加 原理，即多个点电荷同时作用于一个点电荷的力等于 每个点电荷单独作用力之矢量和 = = = = n i n i i i i i r r q q F F 1 1 2 0 0 0 0 0 0 ˆ 4 1 q1 4 q q3 2 q o q O1 r O2 r O4 r O3 r F0 （下一页）
§83电场和电场强度 、电场 Electric field)及其物质性: 1.什么是电场?带电体周围空间存在的一种特殊的物质。其重 要性质之一就是当有外来电荷处于其中时会受到电场力的作用 电荷之间的相互作用是通过电场传递的,或者说电荷周围存在 有电场,引入该电场的任何带电体,都受到电场的作用力。 2.电场的物质性体现在 电荷之电场一电荷 a.电场会给处于其中的带电体施以力的作用; b.当带电体在电场中移动时,电场力会作功表明电场具有能 量,由相对论可知,电场具有质量; c.变化的电场以光速在空间传播,表明电场具有动量 具有动量、质量、能量,体现了它的物质性 3电场与实物之间的不同在于电场具有可叠加性 (下一页)
§8 -3 电场和电场强度 一、电场(Electric field)及其物质性： 1. 什么是电场？带电体周围空间存在的一种特殊的物质。其重 要性质之一就是当有外来电荷处于其中时会受到电场力的作用. 2. 电场的物质性体现在： a. 电场会给处于其中的带电体施以力的作用； b. 当带电体在电场中移动时，电场力会作功. 表明电场具有能 ==量， 由相对论可知，电场具有质量； c. 变化的电场以光速在空间传播，表明电场具有动量。 电荷 电场 电荷 具有动量、质量、能量，体现了它的物质性. 3.电场与实物之间的不同在于电场具有可叠加性 电荷之间的相互作用是通过电场传递的，或者说电荷周围存在 有电场，引入该电场的任何带电体，都受到电场的作用力。 （下一页）