電磁學(xué)緒論電場(chǎng)疊加原理

關(guān)于電磁學(xué)緒論電場(chǎng)疊加原理第1頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期五一、電磁學(xué)概述物質(zhì)的電結(jié)構(gòu)是物質(zhì)的基本組成形式；電磁場(chǎng)是物質(zhì)世界的重要組成部分；電磁作用是物質(zhì)的基本相互作用；電場(chǎng)、磁場(chǎng)的產(chǎn)生及其規(guī)律，電場(chǎng)和磁場(chǎng)的電磁場(chǎng)對(duì)電荷、電流的作用，電磁場(chǎng)對(duì)物質(zhì)的電磁波的產(chǎn)生與傳播。研究：電磁運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象及其規(guī)律電磁學(xué)的重要性4.電磁學(xué)規(guī)律具有廣泛的應(yīng)用。相互聯(lián)系；各種效應(yīng)；第2頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期五公元前6世紀(jì)，希臘Thales觀察到用布摩擦過的琥珀能吸引輕微物體；公元前4－3世紀(jì)，《韓非子》中有關(guān)司南，《呂氏春秋》中關(guān)于“慈石召鐵”的記載；

1600年，WilliamGilbert《論磁石》對(duì)電、磁現(xiàn)象進(jìn)行總結(jié)和研究；二、電磁學(xué)的建立人們對(duì)電和磁的認(rèn)識(shí)經(jīng)過了一個(gè)從經(jīng)驗(yàn)到科學(xué)，從實(shí)驗(yàn)到理論，從分裂到統(tǒng)一，從定性到定量的過程。

1745年，荷蘭萊頓大學(xué)教授馬森布羅克制成了萊頓瓶，可以將電荷儲(chǔ)存起來，供電學(xué)實(shí)驗(yàn)使用，為電學(xué)研究打下了基礎(chǔ)。第3頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期五萊頓瓶:

一種舊式的電容器。因最先在荷蘭的萊頓試用，故稱萊頓瓶。其構(gòu)造是在玻璃瓶?jī)?nèi)外各貼有金屬箔做為極板，另有一金屬棒從瓶塞插入，上端附一金屬球，下端附金屬鏈與內(nèi)層金屬箔接觸，用以使之帶電或放電。第4頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期五二、電磁學(xué)的建立

1785年，Coulomb用扭秤實(shí)驗(yàn)得到電力的平方反比定律，使電磁學(xué)進(jìn)入定量研究階段；

1780年，Galvani發(fā)現(xiàn)動(dòng)物電，1800年，Volta發(fā)明電堆，導(dǎo)致1820年Oersted發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)，打破了電學(xué)、磁學(xué)彼此隔絕的情況；

1821年，Ampere在Oersted實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，提出“分子電流”假說，指出磁的本質(zhì)是電；

1831年，F(xiàn)araday發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象，提出“場(chǎng)”和“力線”的概念，進(jìn)一步證實(shí)了電、磁的統(tǒng)一性；

1873年，Maxwell總結(jié)前人的研究，建立了一組電磁場(chǎng)方程，從而建立了完整的經(jīng)典電磁理論。第5頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期五三、電磁學(xué)的應(yīng)用

1866年，德國(guó)的西門子發(fā)明了使用電磁鐵的發(fā)

1876年，美國(guó)貝爾發(fā)明了電話，實(shí)現(xiàn)了電聲通信；

1879年，美國(guó)發(fā)明家愛迪生發(fā)明了電燈，使電

1887年，德國(guó)的物理學(xué)家赫茲首次用人工的方法

隨之，俄國(guó)的波波夫和意大利的馬可尼，利用電磁電機(jī)，為電力工業(yè)開辟了道路；進(jìn)入了人們的日常生活；產(chǎn)生了電磁波；波通信獲得成功，開創(chuàng)了人類無線通信的新時(shí)代。第6頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期五信號(hào)控制信息傳遞第7頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期五GiantMagnetoresistance(GMR)2007NobelPrizeinPhysics信息存儲(chǔ)第8頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期五MagneticResonanceImaging(MRI)第9頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期五新概念武器——電磁軌道炮飛行中的電磁軌道炮彈丸即將命中目標(biāo)命中目標(biāo)瞬間第10頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期五Electrostatics8－1第5章靜電學(xué)第11頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期五教學(xué)目標(biāo)1.

電荷的基本屬性3.

電場(chǎng)強(qiáng)度4.

利用電場(chǎng)疊加原理計(jì)算電場(chǎng)的分布2.

庫(kù)侖定律第12頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期五研究相對(duì)于觀察者靜止的電荷間相互作用的規(guī)律。靜電學(xué)（Electrostatics）摩擦起電感應(yīng)帶電傳導(dǎo)帶電讓物體帶電的方式：第13頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期五風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)——捕獲雷電本杰明.富蘭克林（B.Franklin）（1706.1.17—1790.4.17）

“從蒼天那里取得了雷電，從暴君那里取得了民權(quán)”

拉爾格[法]第14頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期五正電(玻璃電)與負(fù)電(樹脂電)孤立系統(tǒng)中正、負(fù)電荷電量的代數(shù)和保持不變。2.量子性:3.電荷守恒定律：電子電荷(元電荷)基本粒子的電量4.具有相對(duì)論不變性1.正、負(fù)電荷:一個(gè)電荷的電量與它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)，即系統(tǒng)一.電荷(charge)所帶電荷與參考系的選取無關(guān)。宏觀帶電體電荷近似連續(xù)分布。第15頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期五＋electronNucleonprotonneutron物體帶電的根源——原子的電結(jié)構(gòu)導(dǎo)體：電荷能迅速自由轉(zhuǎn)移的物體絕緣體：電荷只能停留在產(chǎn)生的地方的物體半導(dǎo)體：介于兩者之間的物體第16頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期五二.庫(kù)侖定律（Coulomb’sLaw）在真空中兩個(gè)靜止的點(diǎn)電荷之間的作用力與它們點(diǎn)電荷的電量的乘積成正比，與它們之間距離的平方成反比。第17頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期五適用于:原子核尺度地球物理尺度精度：1769年Robison

SI制（MKSA單位制）二.庫(kù)侖定律（Coulomb’sLaw）1971年1772年Cavendish1785年Coulomb第18頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期五庫(kù)侖力與萬有引力數(shù)值之比為

電子與質(zhì)子之間靜電力（庫(kù)侖力）為吸引力電子與質(zhì)子之間的萬有引力為例：在氫原子中，電子與質(zhì)子的距離為5.310-11ｍ，試求靜電力及萬有引力，并比較這兩個(gè)力的數(shù)量關(guān)系。忽略！解：由于電子與質(zhì)子之間距離約為它們自身直徑的105倍，因而可將電子、質(zhì)子看成點(diǎn)電荷。第19頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期五場(chǎng)是物質(zhì)存在的一種形式，具有能量、動(dòng)量、質(zhì)量等屬性。電場(chǎng)場(chǎng)與實(shí)物的區(qū)別在于其在空間的可疊加性。

“近距作用”與“超距作用”之爭(zhēng)；從場(chǎng)的觀點(diǎn)去考查一切電磁作用，對(duì)整個(gè)電磁學(xué)乃至整個(gè)物理學(xué)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響！三、靜電場(chǎng)（ElectrostaticField）電荷電荷第20頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期五靜電場(chǎng)：靜電荷激發(fā)的電場(chǎng)。（1）對(duì)引入其中的電荷有力的作用;（2）電荷在其中運(yùn)動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力要對(duì)它作功;（3）使位于其中的導(dǎo)體或電介質(zhì)分別產(chǎn)生靜電感應(yīng)靜電場(chǎng)的主要表現(xiàn):現(xiàn)象和電極化現(xiàn)象.三.靜電場(chǎng)（ElectrostaticField）第21頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期五1.點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度單位：四、電場(chǎng)強(qiáng)度（ElectricFieldIntensity）電場(chǎng)的疊加原理:2.點(diǎn)電荷系的電場(chǎng)強(qiáng)度第22頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期五（若以點(diǎn)電荷為電荷元）電荷線分布電荷面分布電荷體分布四、電場(chǎng)強(qiáng)度（ElectricFieldIntensity）3.連續(xù)分布的電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)第23頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期五兩個(gè)等量異號(hào)點(diǎn)電荷和，相距為，若點(diǎn)到這兩個(gè)電荷距離比大得多時(shí)，這兩個(gè)電荷構(gòu)成的電荷系稱為電偶極子。通常將從指向的矢量稱為電偶極子的軸，稱為電偶極矩（電矩）。試計(jì)算：（1）電偶極子軸線上一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度；例1

電偶極子的電場(chǎng)強(qiáng)度（2）電偶極子軸線的中垂線上一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度。第24頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期五例2.一均勻帶電直線長(zhǎng),帶電，線外一點(diǎn)到直線垂直距離為，點(diǎn)與直線兩端連線與直線夾角分別為和，求點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度。無線長(zhǎng)均勻帶電直線：第25頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期五例3正電荷均勻分布在半徑為的圓環(huán)上.計(jì)算在環(huán)的軸線上任一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度.第26頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期五例4均勻帶電薄圓盤軸線上的電場(chǎng)強(qiáng)度.有一半徑為,電荷均勻分布的薄圓盤,其電荷面密度為.求通過盤心且垂直盤面的軸線上任意一點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度.第27頁(yè)，共30頁(yè)