電 磁 學(xué) 經(jīng)典ppt

1、電磁學(xué)電磁學(xué)物質(zhì)間電磁相物質(zhì)間電磁相互作用，以及電磁場的產(chǎn)生、變化和運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，等等。互作用，以及電磁場的產(chǎn)生、變化和運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，等等。 (-) )(電子中子質(zhì)子原子核原子122122112erqqkF229229100 . 91098755. 8CmNCmNk1122121201085. 8 1085. 8mFmNC12212021124erqqF1q2q12r12e12F041k13121,nFFFniinFFFFF21131211NreF82112199220102 . 8)103 . 5()106 . 1 (10941電NrmMGF472112731112106 .3)103 .5(1

2、067.1101 .91067.6萬39478103 .2106 .3102 .8萬電FF（1 1）沿襲牛頓力學(xué)）沿襲牛頓力學(xué)“超距作用超距作用”（2 2）法拉第場論觀點(diǎn)）法拉第場論觀點(diǎn)rerQqF20040qFErerQqF2004rerQqFE204rereC1062103 . 1102 . 3966NqjiFE1CN )90.216 .51(ji1122CN 71.55CN)0 .21()6 .51(E1 .22102 .3103 .1arctg66arctgFFxy1 .220 .510 .21arctgarctgxyEErerQqFE2041210114erQF2220224erQF

3、3230334erQF321FFFF3210302010EEEqFqFqFqFE323032220212101444erQerQerQEiFFiiiEqFqFqFE204iiiireQEErerdqEdE204vrerdvE204srerdsE204lrerdlE204dVdQVQVlim0dSdQSQSlim0dldQlQllim0204reQEEriil qplilxqE202/41ilxqE202/41ilxxlqilxqlxqEEE22202204/242/2/412224/xlx3030241241xpixlqE304rrqE304rrqEj yilr2jyilr222) 2/(ly

4、rrrj yilrqE2430j yilrqE24302/32202/32203030441441 2424lyplyiqlj yilrqj yilrqEEE2222/yly3041ypErerdqEdE204dlLqdldq20204141rdlLqrdqdEcos/dEdEE202020204cos cos41 cos41 cos41rqLrLqdlrLqrdlLqE2322030)(44 xRqxrqxE32322)(xxR204xqE2/32202/3220)(2)(4 rxxrdrrxxdqdE2222111 xRxx02 E于是有時(shí)，當(dāng),2111222122xRxRRx202204

5、2112xqxRE222002/3220112)(2 RxxxrxxrdrER00022BAEEE0BAEEE例例5 5、求均勻帶電直線外任一點(diǎn)的場強(qiáng)、求均勻帶電直線外任一點(diǎn)的場強(qiáng)解解: 1): 1)建立坐標(biāo)系建立坐標(biāo)系 2)2)選取電荷元選取電荷元 3)3)分量分量 4)4)統(tǒng)一積分變量，分別積分統(tǒng)一積分變量，分別積分dydq 1L2L pdyEd22041yadydE sincosdEdEdEdEyx2222041yaayadydEx 1L2L dyEd 222204121yaayadydEELLxx 2121222204LaLLaLa2122220114LaLaEyjEiEEyx 212

6、1222204LaLLaLaEx2122220114LaLaEy0 yE0;4)(,)2(202121 yxEaLLEaLL0;2,)3(021 yxEaEaLLdSdEedseddsdSdNESnessneSEESeSESEESecosSEdEdSdecosSSSeedEdSdSEcosSdSdEdeSSeSdEEdScosSeSdE0900ed0900edabcdaS ：1111cosESESabeaS ：202/cos22ESdcfdS ：302/cos33ESadfeaS ：402/cos44ESbefcbS ：5155cosESES01154321ESESSdrerqE204Sdre

7、redSSd022020444qrrqdSrqSe0q0qSdErerqE204dqrdSqdSrqSdEde020204cos4cos400004444qqdqdqSSeSd00)()( iiiiqqSdESdESdE0dqSdE四、高斯定理應(yīng)四、高斯定理應(yīng)用用高斯定理反映了靜電場是有源場這一基本性質(zhì)。高斯定理反映了靜電場是有源場這一基本性質(zhì)。高斯定理為建立電磁場理論提供了重要的理論基礎(chǔ)。高斯定理為建立電磁場理論提供了重要的理論基礎(chǔ)。高斯定理為計(jì)算場強(qiáng)提供了一種簡便方法。高斯定理為計(jì)算場強(qiáng)提供了一種簡便方法。1 1、高斯定理的意義、高斯定理的意義3)3)計(jì)算高斯面內(nèi)的電荷計(jì)算高斯面內(nèi)的電荷,

8、 ,由高斯定理求由高斯定理求E E 部分高斯面場強(qiáng)處處相等部分高斯面場強(qiáng)處處相等, ,方向與曲面正交或方向與曲面正交或 是平行是平行( (目的是把目的是把“E”E”從積分號(hào)里拿出來從積分號(hào)里拿出來) )高斯面上場強(qiáng)處處相等，方向與曲面正高斯面上場強(qiáng)處處相等，方向與曲面正交或平行。交或平行。2)2)對于有對稱性的電場，選取對于有對稱性的電場，選取合適合適的高斯面，計(jì)算電通量的高斯面，計(jì)算電通量1)1)根據(jù)電荷的分布分析電場的分布情況根據(jù)電荷的分布分析電場的分布情況合適合適：ErdSESdESSe2 40qe204rQE3132203132102202204.4.4.4.RRrRrQdRrQcrR

9、QbRQan 一均勻帶電球面，若球內(nèi)電場強(qiáng)度處處為零，則球一均勻帶電球面，若球內(nèi)電場強(qiáng)度處處為零，則球面上的帶電量為面上的帶電量為dsds的面元在球面內(nèi)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的面元在球面內(nèi)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度 a.a.處處為零處處為零 b. b. 不一定為零不一定為零 c. c. 一定不為零一定不為零 d. d. 是常數(shù)是常數(shù)0/2hrhErE020/2SSE02E204rqErrE30202ErrRE3022024dqSq022Sq02SQ012SQQ0212SQ01SQQ0212l dEqdWW0EdxqEdlql dEqdW000cos)(00abxxxxEqEdxqWbal dEql dFdW0re

10、rqE2041drrqql derqqdWr2002004141)11(4400200barrrrqqdrrqqWba21EEEllll dEql dEql dEqW20100cdaabcl dEql dEql dEqW000adccdal dEl dEabcadcldEqldEq0000ldEqW00q0 l dE 試驗(yàn)電荷在電場中某點(diǎn)的電勢能，在數(shù)值上等于把它從該點(diǎn)試驗(yàn)電荷在電場中某點(diǎn)的電勢能，在數(shù)值上等于把它從該點(diǎn)移到零勢能處電場力所做的功。移到零勢能處電場力所做的功。PbPaPaPbabEEEEW)(PbPabaEEl dEq0baPal dEqE0ldEqWEAAPA000aPaal

11、 dEqWVbabababaabl dEl dEl dEl dEl dEVVU0000baabbaVVqUql dEqW0004)4)電勢能是描述電荷與電場相互作用能量電勢能是描述電荷與電場相互作用能量, ,屬于系統(tǒng)。電勢只由屬于系統(tǒng)。電勢只由電場決定電場決定. .試驗(yàn)電荷為單位電荷時(shí)試驗(yàn)電荷為單位電荷時(shí), ,兩者量值相等但物理意義、兩者量值相等但物理意義、單位各不相同單位各不相同rqdrrqldEVrr02044iEEiiiVl dEl dEl dEVrdqdV04rdqV04lrdlV04SrdSV04VrdVV04bbaaVl dEVVrdqV04例例1.1.如圖如圖, ,求求P P點(diǎn)電

12、勢點(diǎn)電勢解解: :利用疊加原理利用疊加原理dldq 0XxRPdlrrdlrdqdV 004141rqrdlVl0044 22041Rxq 例例2. 2. 求圓盤軸上一點(diǎn)的電勢求圓盤軸上一點(diǎn)的電勢解：解：取微元取微元rdrdq 2P0RxdrrrdrrxdV 214122022002rxdrVR )(xRx2202 例例3 3 均勻帶電球體的電勢均勻帶電球體的電勢求求:(1):(1)球體外兩點(diǎn)電勢差；球體外兩點(diǎn)電勢差；(2)(2)球體內(nèi)兩點(diǎn)電勢球體內(nèi)兩點(diǎn)電勢差差;(3);(3)球體外任意點(diǎn)電勢球體外任意點(diǎn)電勢(4)(4)球體內(nèi)任意點(diǎn)球體內(nèi)任意點(diǎn)電勢。電勢。解解:(1):(1)02041rrQE

13、外barrbaabldEVVV0rdrld)11(44020barrabrrQrdrQVba03041rRQrE內(nèi)（2）)(84223030abrrabrrRQrdrRQVba（3）0VVrbb時(shí)，?。ǎǖ茫篟rrQrV04（4）RQVR04球表面）（，令rVVrrVVRraaRbb)()(8)(2230RrrRRQVrVR)()3(8)(84)(223022300RrrRRQrRRQRQrV例例4 “無限長無限長”帶電直導(dǎo)線的電勢帶電直導(dǎo)線的電勢解解BABAVlEVd orBBrPr令令0BVBPrrrEVdBrrrrerd20rrBln20能否選能否選 ？0V9-7 9-7 電場強(qiáng)度與

14、電勢梯度電場強(qiáng)度與電勢梯度 一、等勢面一、等勢面（）相鄰等勢面之間的電勢差都相等（）相鄰等勢面之間的電勢差都相等（）疏密程度反映著電場的強(qiáng)弱（）疏密程度反映著電場的強(qiáng)弱（）電荷沿等勢面移動(dòng)時(shí)電場力不作功（）電荷沿等勢面移動(dòng)時(shí)電場力不作功2 2、性質(zhì)、性質(zhì)1 1、定義、定義: :電場中電勢相等的點(diǎn)構(gòu)成的面電場中電勢相等的點(diǎn)構(gòu)成的面( (規(guī)定任意相鄰規(guī)定任意相鄰兩面之間電勢差相等兩面之間電勢差相等) )1dl2dl12ddll 12EE 按規(guī)定，電場中任意兩相鄰等勢面之間的電勢差相等，即等勢按規(guī)定，電場中任意兩相鄰等勢面之間的電勢差相等，即等勢面的疏密程度同樣可以表示場強(qiáng)的大小面的疏密程度同樣可以表示場強(qiáng)的大小+ + + + + + + + + + + + +nnEl ddlEldEdVVVcosdlEdVcoscosEEldldVElndndVEl dnEdldVdndVEEn定義電勢梯度矢量：ndndVVgradVVgradVE)(kzVjyVixVE( (另兩個(gè)方法另兩個(gè)方法: :電場強(qiáng)度疊加原理和高斯定理電場強(qiáng)度疊加原理和高斯定理) )kzVjyVixVVgradV 1 1）電場