普通物理學(xué)課件：第十講 電磁學(xué)（I）

1、靜電場第三篇 電磁學(xué)恒定磁場電磁感應(yīng)電磁波第九章 靜 電 場相對于觀察者靜止的電荷所激發(fā)的電場稱為相對于觀察者靜止的電荷所激發(fā)的電場稱為靜電場靜電場。與物體間的引力相互作用一樣，電荷之間的相互作與物體間的引力相互作用一樣，電荷之間的相互作用也不是用也不是“超距作用超距作用”，而是通過電場來實現(xiàn)的。，而是通過電場來實現(xiàn)的。電學(xué)起源于古希臘哲學(xué)家塞利斯（電學(xué)起源于古希臘哲學(xué)家塞利斯（Thales 公元前公元前600年）所知道的一種現(xiàn)象：一塊琥珀經(jīng)摩擦后會吸引年）所知道的一種現(xiàn)象：一塊琥珀經(jīng)摩擦后會吸引草屑。但電學(xué)理論建立在草屑。但電學(xué)理論建立在“場場”的基礎(chǔ)上則是在的基礎(chǔ)上則是在18世紀以后才開始

2、的。世紀以后才開始的。主要內(nèi)容主要內(nèi)容：(1) 庫侖定律；庫侖定律；(2) 電場力和電場強度；電場力和電場強度；(3) 電場力的功和電勢；電場力的功和電勢；(4) 高斯定理；高斯定理；(5) 電場強度和電勢的計算；電場強度和電勢的計算；(6) 靜電場中的電介質(zhì)。靜電場中的電介質(zhì)。9-1 電荷電荷 庫侖定律庫侖定律1. 電荷電荷摩擦起電和雷電：對電的最早認識摩擦起電和雷電：對電的最早認識兩種電荷：正電荷和負電荷兩種電荷：正電荷和負電荷電性力：同號相斥、異號相吸電性力：同號相斥、異號相吸電荷量：物體帶電的多少電荷量：物體帶電的多少2. 電荷守恒定律電荷守恒定律 對于一個系統(tǒng)，如果沒有凈電荷出入其對

3、于一個系統(tǒng)，如果沒有凈電荷出入其邊界，則系統(tǒng)正負電荷的代數(shù)和保持不邊界，則系統(tǒng)正負電荷的代數(shù)和保持不變。變。如：如：HeThU422349023892電荷守恒定律電荷守恒定律起電機起電機電荷守恒定律是自然界中電荷守恒定律是自然界中普遍成立的定律之一。普遍成立的定律之一。電荷守恒定律、電荷的相對論不變性：電荷守恒定律、電荷的相對論不變性：又如：一個電子又如：一個電子(-e)和一個正電子和一個正電子(+e)靠近時，靠近時，兩個電子完全消失（正、負電子湮滅），產(chǎn)兩個電子完全消失（正、負電子湮滅），產(chǎn)生兩條沿相反方向的生兩條沿相反方向的 射線。湮滅前后電子射線。湮滅前后電子的靜質(zhì)量不守恒，但凈電荷守恒

4、。的靜質(zhì)量不守恒，但凈電荷守恒。電荷的相對論不變性電荷的相對論不變性：一個帶電體所帶的電量不因帶電：一個帶電體所帶的電量不因帶電體的運動而改變。體的運動而改變。 2eeee 3. 電荷的量子化：電荷的量子化：1913年密立根年密立根 ( Millikan, 18681953 ) 通過油滴實驗證實：任何帶電體所帶的通過油滴實驗證實：任何帶電體所帶的電量都是某個基本電量的整數(shù)倍。即：電量都是某個基本電量的整數(shù)倍。即：,3,2, 1nneQ 而而基本電量基本電量的大小等于一個電子或一個質(zhì)子所帶電量的的大小等于一個電子或一個質(zhì)子所帶電量的絕對值：絕對值：C10602. 1e19 因基本電量很小因基本電

5、量很小( 1C = 6.2421018e )，所以宏觀帶電體電，所以宏觀帶電體電量的變化可認為是連續(xù)的。量的變化可認為是連續(xù)的。密立根密立根點電荷點電荷可以簡化為點電荷的條件可以簡化為點電荷的條件: :Q1rddr2. 當當xR無限大均勻帶電平面的場強，勻強電場無限大均勻帶電平面的場強，勻強電場2/1220)(12xRxE02E2/122)(xRx2)(211xR2024xRE204xq可視為點電荷的電場可視為點電荷的電場電場強度的計算電場強度的計算2/122)1( xR 電場線（電場線（E）線：在電場中畫一組曲線，曲線上）線：在電場中畫一組曲線，曲線上每一點的切線方向與該點的電場方向一致，這一組曲每一點的切線方向與該點的電場方向一致，這一組曲線稱為電場線。線稱為電場線。 為了定量地描寫電場，對電場線的畫法作如下的為了定量地描寫電場，對電場線的畫法作如下的規(guī)定：在電場中任一點處，通過垂直于電場強度規(guī)定：在電場中任一點處，通過垂直于電場強度E單單位面積的電場線數(shù)等于該點的電場強度的數(shù)值。位面積的電場線數(shù)等于該點的電場強度的數(shù)值。 dSEE電場線電場線點電荷的電場線點電荷的電場線正電荷正電荷負電荷負電荷+電場線電場線一對等量異號電荷的電場線一對等量異號電荷的電場線+電場線電場線一對等量正點