電磁學(xué)全套課件

有導(dǎo)體時(shí)的靜電場(chǎng)靜電平衡電容器及其電容封閉金屬殼內(nèi)外的靜電場(chǎng)帶電體系的靜電能一、靜電感應(yīng)導(dǎo)體內(nèi)的電荷因外電場(chǎng)的作用而重新分布的現(xiàn)象叫靜電感應(yīng)。由于靜電感應(yīng)而出現(xiàn)的電荷叫感應(yīng)電荷。靜電感應(yīng)現(xiàn)象演示2-1靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體導(dǎo)體內(nèi)部和表面都沒(méi)有電荷定向移動(dòng)的狀態(tài)。導(dǎo)體的靜電平衡條件:導(dǎo)體內(nèi)部任意點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為零在導(dǎo)體外部，導(dǎo)體表面附近的場(chǎng)強(qiáng)垂直導(dǎo)體表面2-1靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體二.靜電平衡++++++++靜電平衡時(shí)有如下性質(zhì)1：導(dǎo)體是等勢(shì)體，導(dǎo)體的表面是等勢(shì)面

設(shè)在導(dǎo)體內(nèi)取任意兩點(diǎn)A和B，則它們之間的電位差為

2-1靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體因?yàn)樵陟o電平衡條件下，其內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零，所以A和B兩點(diǎn)電勢(shì)相等：2：在靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部無(wú)凈電荷，電荷只分布在導(dǎo)體的表面上.

證明：反證法.設(shè)導(dǎo)體內(nèi)有一未被抵消的凈電荷

q0于是面上的不能處處為零，與靜電平衡條件矛盾。2-1靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體3：靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體表面附近的場(chǎng)強(qiáng)方向處處與表面垂直，大小與該處導(dǎo)體表面的電荷面密度成正比.表面附近作圓柱形高斯面2-1靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體三：孤立導(dǎo)體形狀對(duì)電荷分布的影響對(duì)于孤立的帶電體來(lái)說(shuō)，其表面的電荷面密度的大小與表面的曲率有關(guān)，表面曲率大的地方電荷面密度大。即導(dǎo)體表面凸出且尖銳的地方較大，表面平坦的地方電荷面密度較小，表面凹進(jìn)去的地方更小。帶電導(dǎo)體尖端附近的電場(chǎng)特別大，可使尖端附近的空氣發(fā)生電離而成為導(dǎo)體產(chǎn)生放電現(xiàn)象，即尖端放電.2-1靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體避雷針是利用尖端放電原理來(lái)防止雷擊對(duì)建筑物的破壞。2-1靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體四：有導(dǎo)體時(shí)靜電問(wèn)題的討論方法靜電平衡的條件與性質(zhì)電荷守恒靜電場(chǎng)的兩個(gè)基本規(guī)律（高斯定理和環(huán)路定理）高斯定理和環(huán)路定理的電場(chǎng)線(xiàn)描述2-1靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體例1：在圖中的靜電感應(yīng)現(xiàn)象中，A是帶正電的點(diǎn)電荷，B是中性導(dǎo)體，試證B左端的感生負(fù)電荷絕對(duì)值小于或等于施感電荷。解：導(dǎo)體B左端的負(fù)電荷處一定有電場(chǎng)線(xiàn)終止，來(lái)源有三種：A上的正電荷，B右端的正電荷，無(wú)限遠(yuǎn)。但可以用反證法排除后面兩種可能性。2-1靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體如B左端的電場(chǎng)線(xiàn)來(lái)自于B右端，則由于沿電場(chǎng)線(xiàn)電勢(shì)降落，這與導(dǎo)體在靜電平衡時(shí)是等勢(shì)體有矛盾。如果止于B左端的電場(chǎng)線(xiàn)來(lái)自無(wú)限遠(yuǎn)，就會(huì)得出

而B(niǎo)右端的正電荷發(fā)出的電場(chǎng)線(xiàn)也是止于無(wú)限遠(yuǎn)，又會(huì)得出與有矛盾

因此可以肯定止于B左端的電場(chǎng)線(xiàn)全部發(fā)自A正電荷。根據(jù)電場(chǎng)線(xiàn)性質(zhì)1的定量表述，止于B左端的電場(chǎng)線(xiàn)條數(shù)正比于發(fā)自A的電場(chǎng)線(xiàn)條數(shù)正比于而終止的條數(shù)只能小于或等于發(fā)出的條數(shù)，因此通常施感電荷發(fā)出的電場(chǎng)線(xiàn)有一些不終止于B的左端，故往往有

例有一外半徑和內(nèi)半徑的金屬球殼，在球殼內(nèi)放一半徑的同心金屬球，若使球殼和金屬球均帶有的正電荷，問(wèn)兩球體上的電荷如何分布？球心的電勢(shì)為多少？解根據(jù)靜電平衡的條件求電荷分布作球形高斯面作球形高斯面根據(jù)靜電平衡條件例3中性封閉金屬殼內(nèi)有正點(diǎn)電荷，求殼內(nèi)外感生電荷的數(shù)量。只能止于內(nèi)壁，由性質(zhì)1的定量表述可知，內(nèi)壁總電荷為又殼為中性，所以外壁總電荷為也可以用高斯定理求解，作如圖中高斯面（虛線(xiàn)），由于內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為零，故有內(nèi)壁電荷為解：由于殼內(nèi)電荷發(fā)出的電場(chǎng)線(xiàn)四：平行板導(dǎo)體組例題例1：金屬平板A和B的長(zhǎng)寬對(duì)應(yīng)相等,在真空中對(duì)齊平行放置，板間距比長(zhǎng)寬小得多,分別讓每板帶及的電荷，求每板表面的電荷密度。解：可以把板看成是無(wú)限大，兩板四壁的電荷均勻分布，在A、B板內(nèi)分別取點(diǎn)M和N，

討論：如果

一：殼內(nèi)空間的場(chǎng)（1）殼內(nèi)無(wú)帶電體

當(dāng)導(dǎo)體空腔內(nèi)沒(méi)有其它帶電體，在靜電平衡時(shí)，它具有如下靜電性質(zhì)（電荷、電場(chǎng)）

§2-2封閉金屬殼內(nèi)外的靜電場(chǎng)

1、導(dǎo)體空腔內(nèi)表面處處無(wú)電荷，電荷只分布在外表面上2、腔外電荷（包括外表面的電荷和腔外帶電體的電荷）在腔內(nèi)產(chǎn)生的合場(chǎng)強(qiáng)為零.導(dǎo)體空腔內(nèi)無(wú)電場(chǎng)，腔內(nèi)是等勢(shì)區(qū)。不論導(dǎo)體空腔是否帶電，也不論導(dǎo)體空腔外是否有帶電體，以上結(jié)論都是成立的。也就是說(shuō)，在靜電平衡狀態(tài)下，腔內(nèi)無(wú)帶電體的導(dǎo)體空腔與實(shí)心體一樣，內(nèi)部沒(méi)有電場(chǎng)。這樣，導(dǎo)體空腔可以"保護(hù)"它所包圍的區(qū)域，使之不受外表面的電荷和腔外電場(chǎng)的影響。1、導(dǎo)體空腔內(nèi)表面帶電，它所帶的電荷與腔內(nèi)帶電體所帶的電荷等量異號(hào)，代數(shù)和為零。2、殼外電荷對(duì)殼內(nèi)電場(chǎng)仍無(wú)影響，殼內(nèi)電場(chǎng)只由殼內(nèi)帶電體及殼的內(nèi)壁形狀決定?！?-2封閉金屬殼內(nèi)外的靜電場(chǎng)（2）腔內(nèi)有帶電體

當(dāng)導(dǎo)體空腔內(nèi)有其它帶電體，在靜電平衡時(shí)，它具有如下靜電性質(zhì)：二：殼外空間的場(chǎng)殼外無(wú)帶電體的情況§2-2封閉金屬殼內(nèi)外的靜電場(chǎng)殼外空間在殼外無(wú)帶電體時(shí)仍然可能有電場(chǎng)。殼內(nèi)的帶電體和它在內(nèi)壁感生出的等量異號(hào)電荷在殼外空間激發(fā)的合場(chǎng)強(qiáng)為零，但殼外壁的感生電荷在殼外空間是激發(fā)有電場(chǎng)的。但如果把金屬殼接地，可以消除殼外電場(chǎng)殼外有帶電體的情況即使球殼接地，殼外壁的電荷密度也并不一定處處為零。接地封閉導(dǎo)體殼外部靜電場(chǎng)不受殼內(nèi)電荷影響。

封閉導(dǎo)體空腔（不論接地與否）內(nèi)部電場(chǎng)不受腔外電荷的影響，接地導(dǎo)體空腔外部電場(chǎng)不受腔內(nèi)電荷的影響，這種現(xiàn)象稱(chēng)為靜電屏蔽?！?-2封閉金屬殼內(nèi)外的靜電場(chǎng)一個(gè)重要定理：設(shè)殼內(nèi)空間的電荷為，殼內(nèi)壁電荷為（），殼外壁電荷為（對(duì)中性殼有），殼外空間的電荷為（不算外壁），則不論殼是否接地，在殼內(nèi)壁之外任一點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)為零，在殼外壁之內(nèi)任上一點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)為零?！?-2封閉金屬殼內(nèi)外的靜電場(chǎng)不論球殼內(nèi)部點(diǎn)電荷位置如何，殼外電場(chǎng)都一樣，殼外壁的電荷都均勻分布三、靜電加速器

近代物理實(shí)驗(yàn)常常需要高速的粒子.用以加速粒子的裝置叫做加速器。靜電加速器（又名范德格喇夫起電機(jī)）是加速器的一種。它是利用靜電高壓加速帶電粒子的裝置。加速粒子能量可達(dá)14兆電子伏特（MeV）。靜電加速器屬于低能加速器.§2-2封閉金屬殼內(nèi)外的靜電場(chǎng)一、孤立導(dǎo)體的電容例如孤立的導(dǎo)體球的電容

地球§2-3電容器及其電容二、電容器及其電容1、電容器：兩塊帶電時(shí)始終帶等量異號(hào)電荷的導(dǎo)體叫電容器。2、電容器的電容：

電容器兩個(gè)極板間的電壓（電勢(shì)差）與Q成正比。因此，電壓與Q的比值與Q無(wú)關(guān)，只與電容器兩極板的形狀、大小、相對(duì)位置以及絕緣電介質(zhì)性質(zhì)有關(guān)。叫做電容器的電容。即-Q+Q§2-3電容器及其電容(1)平行平板電容器設(shè)電容器帶電，則在兩個(gè)極板之間的場(chǎng)強(qiáng)為：3、常見(jiàn)電容器的電容：dS+σ-σE§2-3電容器及其電容2）圓柱形電容器R1R2設(shè)帶電，則有：+λ-λ§2-3電容器及其電容3球形電容器R1R2R3設(shè)帶電，則有孤立導(dǎo)體球的電容：§2-3電容器及其電容三、電容器的并聯(lián)、串聯(lián)１

電容器的并聯(lián)２電容器的串聯(lián)＋＋§2-3電容器及其電容§2-5帶電體系的靜電能一、帶電體系的靜電能電荷間存在電場(chǎng)力，靜電場(chǎng)是勢(shì)場(chǎng)，也可以引入靜電勢(shì)能的概念。電場(chǎng)力做正功，靜電勢(shì)能減少，反之，則靜電勢(shì)能增加。約定以?xún)呻姾蔁o(wú)限遠(yuǎn)離時(shí)的靜電勢(shì)能為零，兩電荷相距為R時(shí)的靜電勢(shì)能等于讓該兩電荷從該狀態(tài)運(yùn)動(dòng)到無(wú)限遠(yuǎn)離狀態(tài)的過(guò)程中電場(chǎng)力做的功。§2-5帶電體系的靜電能自能和互能：只有一個(gè)點(diǎn)電荷的體系也有靜電勢(shì)能，叫做這個(gè)帶電體的自能，而每個(gè)帶電體相距一定距離時(shí)兩者之間的相互作用能叫做互能。由多個(gè)帶電體組成的體系的靜電能為以下兩部分之和：（1）每個(gè)帶電體的自能，定義為讓它的每一小塊無(wú)限遠(yuǎn)離時(shí)電場(chǎng)力做的功（2）各個(gè)帶電體之間的互能，定義為讓各個(gè)帶電體無(wú)限遠(yuǎn)離時(shí)電場(chǎng)力的功。

靜電平衡電容器及其電容封閉金屬殼內(nèi)外的靜電場(chǎng)帶電體系的靜電能靜電感應(yīng):導(dǎo)體內(nèi)的電荷因外電場(chǎng)的作用而重新分布的現(xiàn)象叫靜電感應(yīng)。由于靜電感應(yīng)而出現(xiàn)的電荷叫感應(yīng)電荷。靜電感應(yīng)現(xiàn)象演示2-1靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體靜電平衡狀態(tài)：導(dǎo)體內(nèi)部和表面都沒(méi)有電荷定向移動(dòng)的狀態(tài)。導(dǎo)體的靜電平衡條件:導(dǎo)體內(nèi)部任意點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為零在導(dǎo)體外部，導(dǎo)體表面附近的場(chǎng)強(qiáng)垂直導(dǎo)體表面2-1靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體一.靜電平衡++++++++靜電平衡時(shí)有如下性質(zhì)1：導(dǎo)體是等勢(shì)體，導(dǎo)體的表面是等勢(shì)面

設(shè)在導(dǎo)體內(nèi)取任意兩點(diǎn)A和B，則它們之間的電位差為

2-1靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體因?yàn)樵陟o電平衡條件下，其內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零，所以A和B兩點(diǎn)電勢(shì)相等：2：在靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部無(wú)凈電荷，電荷只分布在導(dǎo)體的表面上.

證明：反證法.設(shè)導(dǎo)體內(nèi)有一未被抵消的凈電荷

q0于是面上的不能處處為零，與靜電平衡條件矛盾。2-1靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體3：靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體表面附近的場(chǎng)強(qiáng)方向處處與表面垂直，大小與該處導(dǎo)體表面的電荷面密度成正比.表面附近作圓柱形高斯面2-1靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體二：孤立導(dǎo)體形狀對(duì)電荷分布的影響對(duì)于孤立的帶電體來(lái)說(shuō)，其表面的電荷面密度的大小與表面的曲率有關(guān)，表面曲率大的地方電荷面密度大。即導(dǎo)體表面凸出且尖銳的地方較大，表面平坦的地方電荷面密度較小，表面凹進(jìn)去的地方更小。帶電導(dǎo)體尖端附近的電場(chǎng)特別大，可使尖端附近的空氣發(fā)生電離而成為導(dǎo)體產(chǎn)生放電現(xiàn)象，即尖端放電.2-1靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體避雷針是利用尖端放電原理來(lái)防止雷擊對(duì)建筑物的破壞。2-1靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體三：導(dǎo)體靜電平衡問(wèn)題的討論方法對(duì)于靜電問(wèn)題，正確的討論必須遵從靜電學(xué)的兩個(gè)基本規(guī)律（高斯定理和環(huán)路定理）高斯定理和環(huán)路定理和電場(chǎng)線(xiàn)這一形象工具定性討論幾個(gè)靜電平衡問(wèn)題。2-1靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體例1：在圖中的靜電感應(yīng)現(xiàn)象中，A是帶正電的點(diǎn)電荷，B是中性導(dǎo)體，試證B左端的感生負(fù)電荷絕對(duì)值小于或等于施感電荷。解：導(dǎo)體B左端的負(fù)電荷處一定有電場(chǎng)線(xiàn)終止，來(lái)源有三種：A上的正電荷，B右端的正電荷，無(wú)限遠(yuǎn)。但可以用反證法排除后面兩種可能性。2-1靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體如B左端的電場(chǎng)線(xiàn)來(lái)自于B右端，則由于沿電場(chǎng)線(xiàn)電勢(shì)降落，這與導(dǎo)體在靜電平衡時(shí)是等勢(shì)體有矛盾。如果止于B左端的電場(chǎng)線(xiàn)來(lái)自無(wú)限遠(yuǎn)，就會(huì)得出

因此可以肯定止于B左端的電場(chǎng)線(xiàn)全部發(fā)自A正電荷。

而B(niǎo)右端的正電荷發(fā)出的電場(chǎng)線(xiàn)也是止于無(wú)限遠(yuǎn)，又會(huì)得出與 有矛盾根據(jù)電場(chǎng)線(xiàn)性質(zhì)1的定量表述，止于B左端的電場(chǎng)線(xiàn)條數(shù)正比于發(fā)自A的電場(chǎng)線(xiàn)條數(shù)正比于

而終止的條數(shù)只能小于或等于發(fā)出的條數(shù)，因此通常施感電荷發(fā)出的電場(chǎng)線(xiàn)有一些不終止于B的左端，故往往有例2中性封閉金屬殼內(nèi)有正點(diǎn)電荷，求殼內(nèi)外感生電荷的數(shù)量。又殼為中性，所以外壁總電荷為也可以用高斯定理求解，作如圖中高斯面（虛線(xiàn)），由于內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為零，故有內(nèi)壁電荷為解：由于殼內(nèi)電荷發(fā)出的電場(chǎng)線(xiàn)只能止于內(nèi)壁，由性質(zhì)1的定量表述可知，內(nèi)壁總電荷為四：平行板導(dǎo)體組例題例1：金屬平板A和B的長(zhǎng)寬對(duì)應(yīng)相等,在真空中對(duì)齊平行放置，板間距比長(zhǎng)寬小得多,分別讓每板帶及的電荷，求每板表面的電荷密度。解：可以把板看成是無(wú)限大，兩板四壁的電荷均勻分布，在A、B板內(nèi)分別取點(diǎn)M和N，

討論：如果則

一：殼內(nèi)空間的場(chǎng)（1）殼內(nèi)無(wú)帶電體

當(dāng)導(dǎo)體空腔內(nèi)沒(méi)有其它帶電體，在靜電平衡時(shí)，它具有如下靜電性質(zhì)（電荷、電場(chǎng)）

§2-2封閉金屬殼內(nèi)外的靜電場(chǎng)

1、導(dǎo)體空腔內(nèi)表面處處無(wú)電荷，電荷只分布在外表面上2、腔外電荷（包括外表面的電荷和腔外帶電體的電荷）在腔內(nèi)產(chǎn)生的合場(chǎng)強(qiáng)為零.導(dǎo)體空腔內(nèi)無(wú)電場(chǎng)，腔內(nèi)是等勢(shì)區(qū)。不論導(dǎo)體空腔是否帶電，也不論導(dǎo)體空腔外是否有帶電體，以上結(jié)論都是成立的。也就是說(shuō)，在靜電平衡狀態(tài)下，腔內(nèi)無(wú)帶電體的導(dǎo)體空腔與實(shí)心體一樣，內(nèi)部沒(méi)有電場(chǎng)。這樣，導(dǎo)體空腔可以"保護(hù)"它所包圍的區(qū)域，使之不受外表面的電荷和腔外電場(chǎng)的影響。1、導(dǎo)體空腔內(nèi)表面帶電，它所帶的電荷與腔內(nèi)帶電體所帶的電荷等量異號(hào)，代數(shù)和為零。2、殼外電荷對(duì)殼內(nèi)電場(chǎng)仍無(wú)影響，殼內(nèi)電場(chǎng)只由殼內(nèi)帶電體及殼的內(nèi)壁形狀決定?！?-2封閉金屬殼內(nèi)外的靜電場(chǎng)（2）腔內(nèi)有帶電體

當(dāng)導(dǎo)體空腔內(nèi)有其它帶電體，在靜電平衡時(shí)，它具有如下靜電性質(zhì)：二：殼外空間的場(chǎng)殼外無(wú)帶電體的情況§2-2封閉金屬殼內(nèi)外的靜電場(chǎng)殼外空間在殼外無(wú)帶電體時(shí)仍然可能有電場(chǎng)。殼內(nèi)的帶電體和它在內(nèi)壁感生出的等量異號(hào)電荷在殼外空間激發(fā)的合場(chǎng)強(qiáng)為零，但殼外壁的感生電荷在殼外空間是激發(fā)有電場(chǎng)的。但如果把金屬殼接地，可以消除殼外電場(chǎng)殼外有帶電體的情況即使球殼接地，殼外壁的電荷密度也并不一定處處為零。接地封閉導(dǎo)體殼外部靜電場(chǎng)不受殼內(nèi)電荷影響。

封閉導(dǎo)體空腔（不論接地與否）內(nèi)部電場(chǎng)不受腔外電荷的影響，接地導(dǎo)體空腔外部電場(chǎng)不受腔內(nèi)電荷的影響，這種現(xiàn)象稱(chēng)為靜電屏蔽。§2-2封閉金屬殼內(nèi)外的靜電場(chǎng)一個(gè)重要定理：設(shè)殼內(nèi)空間的電荷為，殼內(nèi)壁電荷為（），殼外壁電荷為（對(duì)中性殼有），殼外空間的電荷為（不算外壁），則不論殼是否接地，在殼內(nèi)壁之外任一點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)為零，在殼外壁之內(nèi)任上一點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)為零?！?-2封閉金屬殼內(nèi)外的靜電場(chǎng)不論球殼內(nèi)部點(diǎn)電荷位置如何，殼外電場(chǎng)都一樣，殼外壁的電荷都均勻分布三、靜電加速器

近代物理實(shí)驗(yàn)常常需要高速的粒子.用以加速粒子的裝置叫做加速器。靜電加速器（又名范德格喇夫起電機(jī)）是加速器的一種。它是利用靜電高壓加速帶電粒子的裝置。加速粒子能量可達(dá)14兆電子伏特（MeV）。靜電加速器屬于低能加速器.§2-2封閉金屬殼內(nèi)外的靜電場(chǎng)一、孤立導(dǎo)體的電容例如孤立的導(dǎo)體球的電容

地球§2-3電容器及其電容二、電容器及其電容1、電容器：兩塊帶電時(shí)始終帶等量異號(hào)電荷的導(dǎo)體叫電容器。2、電容器的電容：

電容器兩個(gè)極板間的電壓（電勢(shì)差）與Q成正比。因此，電壓與Q的比值與Q無(wú)關(guān)，只與電容器兩極板的形狀、大小、相對(duì)位置以及絕緣電介質(zhì)性質(zhì)有關(guān)。叫做電容器的電容。即-Q+Q§2-3電容器及其電容(1)平行平板電容器設(shè)電容器帶電，則在兩個(gè)極板之間的場(chǎng)強(qiáng)為：3、常見(jiàn)電容器的電容：dS+σ-σE§2-3電容器及其電容2）圓柱形電容器R1R2設(shè)帶電，則有：+λ-λ§2-3電容器及其電容3球形電容器R1R2R3設(shè)帶電，則有孤立導(dǎo)體球的電容：§2-3電容器及其電容三、電容器的并聯(lián)、串聯(lián)１

電容器的并聯(lián)２電容器的串聯(lián)＋＋§2-3電容器及其電容§2-5帶電體系的靜電能一、帶電體系的靜電能電荷間存在電場(chǎng)力，靜電場(chǎng)是勢(shì)場(chǎng)，也可以引入靜電勢(shì)能的概念。電場(chǎng)力做正功，靜電勢(shì)能減少，反之，則靜電勢(shì)能增加。約定以?xún)呻姾蔁o(wú)限遠(yuǎn)離時(shí)的靜電勢(shì)能為零，兩電荷相距為R時(shí)的靜電勢(shì)能等于讓該兩電荷從該狀態(tài)運(yùn)動(dòng)到無(wú)限遠(yuǎn)離狀態(tài)的過(guò)程中電場(chǎng)力做的功?！?-5帶電體系的靜電能自能和互能：只有一個(gè)點(diǎn)電荷的體系也有靜電勢(shì)能，叫做這個(gè)帶電體的自能，而每個(gè)帶電體相距一定距離時(shí)兩者之間的相互作用能叫做互能。由多個(gè)帶電體組成的體系的靜電能為以下兩部分之和：（1）每個(gè)帶電體的自能，定義為讓它的每一小塊無(wú)限遠(yuǎn)離時(shí)電場(chǎng)力做的功（2）各個(gè)帶電體之間的互能，定義為讓各個(gè)帶電體無(wú)限遠(yuǎn)離時(shí)電場(chǎng)力的功。§3-1概述第一章研究了靜電場(chǎng)的基本規(guī)律，基本規(guī)律（庫(kù)侖定律和疊加原理等）都是從真空中得出的，第二章研究了靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體，第三章研究靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)。有電介質(zhì)時(shí)庫(kù)侖定律仍然適用嗎？實(shí)物介質(zhì)由分子原子組成，后者又由更小的粒子組成。電場(chǎng)對(duì)這些粒子有什么樣的作用？這些粒子又反過(guò)來(lái)怎么影響電場(chǎng)？§3-2偶極子在外電場(chǎng)中電介質(zhì)要受到電場(chǎng)的影響,同時(shí)也影響外電場(chǎng)。

上述實(shí)驗(yàn)表明：插入電介質(zhì)后兩極板間電壓減少，說(shuō)明其間電場(chǎng)減弱了。以平行板電容器有電介質(zhì)與無(wú)電介質(zhì)時(shí)，極板上電壓的變化為例說(shuō)明電介質(zhì)和電場(chǎng)之間的影響.§3-2偶極子束縛電荷：電介質(zhì)分子中的帶電粒子不能發(fā)生宏觀位移，這些帶電粒子叫做束縛電荷。偶極子：兩個(gè)相距很近而且等值異號(hào)的點(diǎn)電荷組成一個(gè)偶極子。偶極子在外電場(chǎng)作用下如何變化？又會(huì)怎么反過(guò)來(lái)影響電場(chǎng)？§3-2偶極子EFp+F-電介質(zhì)分子偶極子在外電場(chǎng)中所受的力偶矩定義電偶極矩

則有：在外電場(chǎng)一定時(shí)，偶極子所受力偶矩由偶極矩（或說(shuō)電矩）唯一決定。力偶矩力圖使偶極子的偶極矩轉(zhuǎn)到與外場(chǎng)一致的方向?！?-2偶極子偶極子激發(fā)的靜電場(chǎng)（1）偶極子在的延長(zhǎng)線(xiàn)上一點(diǎn)A的場(chǎng)強(qiáng)（2）偶極子中垂線(xiàn)上A點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)

§3-2偶極子合場(chǎng)強(qiáng)的大小為化為由于得到以上公式說(shuō)明，電偶極子在L的延長(zhǎng)線(xiàn)上及中垂面上激發(fā)的場(chǎng)強(qiáng)E取決于兩個(gè)因素：1…偶極子本身的偶極矩2…場(chǎng)點(diǎn)與偶極子和距離偶極矩反映電偶極子的基本性質(zhì)，是一個(gè)描述電偶極子屬性的物理量。電偶極矩的方向是由指向。

§3-2偶極子§3-3電介質(zhì)的極化1、位移極化和取向極化兩類(lèi)分子：無(wú)極分子，有極分子兩種極化：位移極化，取向極化。

凡是正負(fù)電荷中心重合的分子叫無(wú)極分子，正負(fù)電荷中心不重合的分子叫有極分子。§3-3電介質(zhì)的極化2、無(wú)極分子的位移極化

無(wú)極分子電介質(zhì)處在電場(chǎng)中時(shí)，分子的正負(fù)電荷中心發(fā)生位移從而形成分子電偶極子。此時(shí)電介質(zhì)中的分子電偶極矩的矢量和不為零。稱(chēng)為電介質(zhì)被極化了。位移極化主要是電子發(fā)生位移§3-3電介質(zhì)的極化3、有極分子的取向極化

有極分子電介質(zhì)處在電場(chǎng)中時(shí)，分子的電偶極子發(fā)生取向排列，從而使得分子的電偶極矩的矢量和不為零。也稱(chēng)為該電介質(zhì)被極化了。有極分子還有混合極化的情況。取向極化§3-3電介質(zhì)的極化4、極化電荷：因電介質(zhì)被外電場(chǎng)極化而出現(xiàn)在電介質(zhì)表面或內(nèi)部的電荷叫極化電荷（也叫做束縛電荷）。常用q’來(lái)表示。其它電荷都叫做自由電荷。綜上所述，在外電場(chǎng)作用下，無(wú)極分子和無(wú)極分子都要發(fā)生變化，這種變化叫做電介質(zhì)的極化?！?-3電介質(zhì)的極化二、極化強(qiáng)度矢量1、定義：?jiǎn)挝惑w積內(nèi)分子電偶極矩的矢量和。三、極化強(qiáng)度與場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系

實(shí)驗(yàn)表明，在各向同性介質(zhì)中，任一點(diǎn)的極化強(qiáng)度矢量與該點(diǎn)的總場(chǎng)強(qiáng)大小成正比，方向相同，可寫(xiě)為，

稱(chēng)為介質(zhì)的極化率，它是一個(gè)大于零的純數(shù)，由介質(zhì)本身性質(zhì)決定。所謂均勻介質(zhì)，就是處處相同的介質(zhì)。如果

與E無(wú)關(guān)，則稱(chēng)為各向同性的線(xiàn)性電介質(zhì)。本書(shū)后面所討論均指各向同性的線(xiàn)性電介質(zhì)。

§3-4極化電荷一.有外電場(chǎng)時(shí)，在電介質(zhì)內(nèi)部取一個(gè)物理無(wú)限小的體積由于極化，內(nèi)的電荷代數(shù)和就不為零，這種由于極化而出現(xiàn)的宏觀電荷叫做極化電荷把不是由于極化而出現(xiàn)的宏觀電荷叫做自由電荷。極化電荷和自由電荷一樣都按第一章的規(guī)律激發(fā)靜電場(chǎng)。二、極化電荷體密度與極化強(qiáng)度的關(guān)系§3-4極化電荷EP

dVdSnl分電介質(zhì)體內(nèi)三、極化電荷面密度與極化強(qiáng)度的關(guān)系§3-4極化電荷n2

2

S(底面)

1nn1只有被薄層上下底面所截?cái)嗟呐紭O子才對(duì)極化電荷有貢獻(xiàn),上下底面的貢獻(xiàn)分別是：薄層內(nèi)的總極化電荷是極化電荷面密度為§3-4

極化電荷討論三種情況：1、介質(zhì)2是電介質(zhì)，而介質(zhì)1是真空

是從介質(zhì)指向真空。2、介質(zhì)2是電介質(zhì)，而介質(zhì)1是金屬

是從介質(zhì)指向金屬。3、兩種都是電介質(zhì)

是由介質(zhì)2指向介質(zhì)1。

§3-5有介質(zhì)時(shí)的高斯定理總場(chǎng)強(qiáng)為通過(guò)任一閉合曲面的電位移通量，等于包圍在該閉合面內(nèi)自由電荷的代數(shù)和。引入輔助電位移矢量

有電介質(zhì)時(shí)高斯定理

高斯定理:將代入上式后化為（4）與的關(guān)系

所以

將叫做電介質(zhì)的介電常量叫做電介質(zhì)的相對(duì)介電常量上式是描寫(xiě)各向同性線(xiàn)性電介質(zhì)中同一點(diǎn)的和之間的重要關(guān)系式。

因?yàn)?/p>

和于是例1、半徑為R、電荷為的金屬球，放在介電常數(shù)為的均勻無(wú)限大介質(zhì)中，求電介質(zhì)中的電場(chǎng)強(qiáng)度及電介質(zhì)與金屬界面上的極化電荷面密度

解:作高斯面，由介質(zhì)中高斯定理，得介質(zhì)中的場(chǎng)強(qiáng)為

極化電荷面密度

例2：在一平行板電容器充滿(mǎn)介電常量為的均勻介質(zhì)已知兩金屬極板內(nèi)壁的自由電荷面度為，求電介質(zhì)中的電場(chǎng),電介質(zhì)與金屬板交界面的及電容器的電容.由高斯定理得

S2S1n

解:1.高斯面內(nèi)的自由電荷為電介質(zhì)中的電場(chǎng)強(qiáng)度充入電介質(zhì)后，電容增至原來(lái)的倍

3.充入電介質(zhì)后的電容將前式代入中,得到

再代入電容公式中得

2.電介質(zhì)與左右金屬界面上的極化電荷面密度為左右§3-6有電介質(zhì)時(shí)的靜電場(chǎng)方程兩式子變?yōu)?/p>

對(duì)各向同性線(xiàn)性電介質(zhì)

一、靜電場(chǎng)方程第一章真空情況，有有電介質(zhì)存在時(shí)，理解為總電荷仍成立。引入電位移矢量

§3-6有電介質(zhì)時(shí)的靜電場(chǎng)方程(2)、電位移線(xiàn)類(lèi)似于電場(chǎng)線(xiàn)(線(xiàn))，在電場(chǎng)中也可以畫(huà)出電位移線(xiàn)(線(xiàn))；由于閉合面的電位移通量等于被包圍的自由電荷，所以線(xiàn)發(fā)自正自由電荷；止于負(fù)自由電荷.二、關(guān)于的進(jìn)一步理解

(1)、只和自由電荷有關(guān)嗎?

的高斯定理說(shuō)明在閉合面上的通量只和自由電荷有關(guān)，這不等于說(shuō)只和自由電荷有關(guān)。由也說(shuō)明既和自由電荷又和束縛電荷有關(guān)(是空間所有電荷共同產(chǎn)生的)。

1、討論：充電電容器所儲(chǔ)存的能量誰(shuí)是其攜帶者？+Q-Q+++++-----χEC設(shè)此電容器是一個(gè)平行平板電容器則有：一、靜電場(chǎng)的能量上述分析表明：電場(chǎng)具有能量。它是靜電場(chǎng)本身所具有的能量，而不是相互作用的勢(shì)能。靜電場(chǎng)能量的存在還進(jìn)一步說(shuō)明了靜電場(chǎng)的物質(zhì)特性。§3-7電場(chǎng)的能量2、能量密度公式：3、靜電場(chǎng)能量的計(jì)算方法：等效電容器法功能原理通過(guò)能量密度積分

例半徑為R1的導(dǎo)體球外有一個(gè)內(nèi)外半徑分別R2、R3為的同心導(dǎo)體球殼。導(dǎo)體球和導(dǎo)體球殼帶電分別為q1、q1

。試求總電場(chǎng)能量。R1R2R3q2q1+++++++++++++++++++-------------q1+q1rdr§3-7電場(chǎng)的能量§4-1恒定電流

一、電流強(qiáng)度電流—電荷的定向運(yùn)動(dòng)。載流子—電子、質(zhì)子、離子、空穴。電流形成條件(導(dǎo)體內(nèi))：(1)導(dǎo)體內(nèi)有可以自由運(yùn)動(dòng)的電荷；(2)導(dǎo)體內(nèi)要維持一個(gè)電場(chǎng)。導(dǎo)體內(nèi)有電荷運(yùn)動(dòng)說(shuō)明導(dǎo)體內(nèi)肯定有電場(chǎng)，這和靜電平衡時(shí)導(dǎo)體內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)為零情況不同。電流強(qiáng)度的大?。?jiǎn)挝粫r(shí)間通過(guò)導(dǎo)體某一橫截面的電量。二、電流密度由于電流強(qiáng)度（亦稱(chēng)電流）不能描述截面上每一點(diǎn)的電流情況，因此引入電流密度，反映不同位置處電流流動(dòng)的情況。某點(diǎn)的電流密度的方向：該點(diǎn)正電荷定向運(yùn)動(dòng)的方向。其大小為：通過(guò)垂直于該點(diǎn)正電荷運(yùn)動(dòng)方向的單位面積上的電流強(qiáng)度。§4-1恒定電流

dSdS

n電流線(xiàn)電流場(chǎng)：導(dǎo)體內(nèi)每一點(diǎn)都有自己的,即導(dǎo)體內(nèi)存在一個(gè)場(chǎng)---稱(chēng)電流場(chǎng)電流線(xiàn)：類(lèi)似電場(chǎng)線(xiàn)，在電流場(chǎng)中可畫(huà)電流線(xiàn)。通過(guò)導(dǎo)體任一曲面的電流強(qiáng)度為

即電流強(qiáng)度是電流密度矢量的通量，的直觀意義是：通過(guò)導(dǎo)體截面的電流線(xiàn)的根數(shù)。都是描述電流的物理量。§4-1恒定電流

由電荷守恒定律，對(duì)電路中任意閉合曲面S均有：（電荷守恒定律）IdsSq內(nèi)三、電流的連續(xù)方程恒定條件穩(wěn)恒情況有：

穩(wěn)恒條件：

（積分形式）§4-1恒定電流

§4-2直流電路一、電路電路--------用導(dǎo)線(xiàn)把電源、用電器以及可能存在的中間環(huán)節(jié)（如開(kāi)關(guān)）連接起來(lái)的通路。1、支路-----電路中一段無(wú)分支、且電流相等的電路。

2、節(jié)點(diǎn)-----電路中三條或三條以上支路的聯(lián)結(jié)點(diǎn)。

3、回路-----電路中的任意一個(gè)閉合路徑叫回路。二、直流電路指載有恒定電流的電路，有以下兩個(gè)重要性質(zhì)證明：S面中除S1面S2面外各點(diǎn)都有J=0將恒定條件用于S面上，得出直流電路的兩個(gè)重要性質(zhì)：

1.直流電路中同一支路的各個(gè)截面有相同的電流。導(dǎo)線(xiàn)S1S2S電流電流en2en1即為，請(qǐng)注意法線(xiàn)與電流線(xiàn)的方向可知負(fù)號(hào)的來(lái)歷，于是2.流進(jìn)直流電路任一節(jié)點(diǎn)的電流等于從該節(jié)點(diǎn)流出的電流。這就是基爾霍夫第一定律。證明：對(duì)圖中包圍節(jié)點(diǎn)的閉曲面S使用，可得出§4-3歐姆定律和焦耳定律一、歐姆定律，電阻

在恒定條件下，通過(guò)一段導(dǎo)體的電流強(qiáng)度與導(dǎo)體兩端的電壓成正比，

式中的比例系數(shù)R由導(dǎo)體的性質(zhì)決定，稱(chēng)為導(dǎo)體的電阻。單位：歐姆（）。注意兩點(diǎn)1：歐姆定律對(duì)金屬導(dǎo)體及通常情況下的電解液很好地成立，但對(duì)半導(dǎo)體二極管，真空二極管以及許多氣體導(dǎo)電管等元件不成立。2:當(dāng)導(dǎo)體內(nèi)部包含電源時(shí)其電流與電壓關(guān)系服從另一規(guī)律，因此本定律稱(chēng)為不含源電路的歐姆定律電阻電阻率對(duì)一段均勻金屬導(dǎo)體：電阻率

單位：電阻SRULabI電導(dǎo)：電導(dǎo)率

單位：§4-3歐姆定律和焦耳定律三、歐姆定律的微分形式

金屬中作無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的自由電子可以稱(chēng)之為電子氣，其熱運(yùn)動(dòng)速率很大，但無(wú)規(guī)則、雜亂無(wú)章，不形成宏觀電流，當(dāng)金屬中存在電場(chǎng)時(shí)，電子將附加一個(gè)逆場(chǎng)強(qiáng)方向的定向運(yùn)動(dòng)，速率很小，但由于定向，形成宏觀電流。場(chǎng)強(qiáng)E決定電子的定向運(yùn)動(dòng)平均速度u，平均速度u決定電流密度J。下面分兩步找E和J關(guān)系.(1)找電子的定向運(yùn)動(dòng)平均速度與場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系無(wú)電場(chǎng)時(shí)，電子在兩次碰撞之間以某一初速作勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，對(duì)大量電子這一初速各個(gè)方向都有，平均來(lái)說(shuō)為零。有電場(chǎng)時(shí)，有電場(chǎng)力，有加速度，電子在兩次碰撞之間是勻加速運(yùn)動(dòng)（初速為零，與無(wú)電場(chǎng)時(shí)一樣），加速度為，設(shè)兩次碰撞的平均時(shí)間為，

則此段時(shí)間的末速為，故電子的定

向運(yùn)動(dòng)平均速度為，由于熱運(yùn)動(dòng)平

均速率比定向運(yùn)動(dòng)平均速度大9個(gè)數(shù)量級(jí)，

故，為平均自由程，于是

有

(2)找電流密度與定向運(yùn)動(dòng)平均速度關(guān)系

取如圖的柱體,體內(nèi)任一點(diǎn)的電流密度上式成為：這就是歐姆定律微分形式，反映了電流密度令前式代入此式，得出

S

由

得出

積分

變換

所以

歐姆定律的兩種形式是彼此等價(jià)，可以互推。下面由推出

四、焦耳定律焦耳定律：電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)放出的熱量Q與電流的平方、導(dǎo)體的電阻及通電時(shí)間有下列關(guān)系電場(chǎng)力在時(shí)間內(nèi)做功為

如果是純電阻情況，，

在非純電阻情況，

但，

§4-5電源及電動(dòng)勢(shì)

非靜電力僅有靜電場(chǎng)力不能維持導(dǎo)體中的恒定電流。要維持恒定電流，必須有其它形式的力作功，將其它形式的能量補(bǔ)充給電荷。電源及其作用：凡是能將其它形式的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，提供非靜電力的裝置稱(chēng)為電源。電源都有兩個(gè)電極，電位高的叫正極，電位低的叫負(fù)極。非靜電力由負(fù)極指向正極。在外電路，正電荷在靜電力作用下由正極移動(dòng)到負(fù)極形成電流；在內(nèi)電路，正電荷在非靜電力作用從負(fù)極移動(dòng)到正極形成電流，使電荷沿回路流動(dòng)，形成穩(wěn)定的電流。1、電源的電動(dòng)勢(shì)：把一個(gè)單位正電荷從電源的負(fù)極移到正極非靜電場(chǎng)力所做的功。2、回路電動(dòng)勢(shì)：把單位正電荷繞閉合回路一周非靜電力所做的功。3、電動(dòng)勢(shì)的方向：規(guī)定為電源的負(fù)極指向正極。及非靜電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)方向。電動(dòng)勢(shì)§4-5電源及電動(dòng)勢(shì)

§4-5電源及電動(dòng)勢(shì)

外電路電源設(shè)B為電源負(fù)極，A為電源正極。由得到，，從電源負(fù)極B沿電源內(nèi)部積分到電源正極A

-+BA這式子叫做一段含源電路歐姆定律電源正負(fù)兩極之間的電壓叫做路端電壓即內(nèi)阻電壓降是指：

由和，得到§4-5電源及電動(dòng)勢(shì)

指：這叫做全電路歐姆定律。6V，1Ω4V，2ΩR=2ΩABCDI例題：如圖，求電路中的電流和端壓§4-5電源及電動(dòng)勢(shì)

解：由全電路歐姆定律得由含源電路歐姆定律得此題出現(xiàn)端壓為零的情況，其實(shí)還有可能出現(xiàn)端壓為負(fù)值的情況。路端電壓與電動(dòng)勢(shì)是不同的?！?-5電源及電動(dòng)勢(shì)

四、導(dǎo)線(xiàn)表面的電荷分布

外電路中載流子的定向運(yùn)動(dòng)是電場(chǎng)力作用的結(jié)果，激發(fā)這個(gè)電場(chǎng)的電荷分布在什么地方？是不是僅僅是電源兩極的電荷激發(fā)的？回答是否定的。導(dǎo)線(xiàn)表面以及不同導(dǎo)線(xiàn)材料的接頭處存在電荷面密度，它們往往是導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)的主要貢獻(xiàn)者。如導(dǎo)線(xiàn)形狀發(fā)生變化，電荷分布自動(dòng)調(diào)整，電荷分布的最終要求是使導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)部各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)沿著導(dǎo)線(xiàn)的方向，并從電源正極沿導(dǎo)線(xiàn)指向負(fù)極，調(diào)整過(guò)程時(shí)間極短。導(dǎo)線(xiàn)表面的電荷不但在導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)部而且在導(dǎo)線(xiàn)外部激發(fā)電場(chǎng)?！?-5基爾霍夫方程組在直流電路中的任一節(jié)點(diǎn)處取一閉合面，在該節(jié)點(diǎn)處不可能有積累電荷，單位時(shí)間內(nèi)流進(jìn)的電量必等于流出的電量，即流入節(jié)點(diǎn)的電流等于流出節(jié)點(diǎn)的電流。規(guī)定：流出節(jié)點(diǎn)的電流為正，流入節(jié)點(diǎn)的電流為負(fù)。

對(duì)于任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)這表明，匯集于任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)電流的代數(shù)和等于零。一、基爾霍夫第一方程組§4-5基爾霍夫方程組二、基爾霍夫第二方程組從回路中任一點(diǎn)出發(fā)繞行一周回到出發(fā)點(diǎn)，電位不變，電位差為零。在閉合回路繞行一周的過(guò)程中，電壓有升有降，規(guī)定電壓降為正，電壓升為負(fù)，電路各段電壓升降的代數(shù)和等于零。用數(shù)學(xué)表達(dá)式表示為這表明，沿任意閉合回路繞行一周，電動(dòng)勢(shì)的代數(shù)和等于各個(gè)電阻（含電源內(nèi)阻）上電壓降的代數(shù)和。規(guī)定：當(dāng)繞行方向從負(fù)極進(jìn)入電源時(shí)，其電動(dòng)勢(shì)前寫(xiě)+號(hào)，否則寫(xiě)負(fù)號(hào)（-），當(dāng)繞行方向與電阻的電流正方向相同時(shí)，該電阻的前寫(xiě)+，否則寫(xiě)負(fù)號(hào)§4-5基爾霍夫方程組三、基爾霍夫定律的應(yīng)用§4-5基爾霍夫方程組例題1電路如圖所示，已知電源內(nèi)阻不計(jì)。求：（1）各支路電流；（2）A、B兩點(diǎn)間的電壓（3）電阻R3消耗的功率。

AB

I1I2I3回路1回路2，，，，

節(jié)點(diǎn)A電流方程為

解：（1）先假設(shè)各支路電流方向如紅實(shí)線(xiàn)所示?！?-5基爾霍夫方程組設(shè)兩個(gè)網(wǎng)孔的繞行方向均為順時(shí)針?lè)较?，兩網(wǎng)孔電壓方程為代入電動(dòng)勢(shì)和電阻的數(shù)值，解方程，得，，

（2）A、B兩點(diǎn)間的電壓為（3）電阻R消耗的功率§4-5基爾霍夫方程組四、應(yīng)用基爾霍夫定律解題步驟

1、假設(shè)各支路電流正方向及回路的繞行方向。

2、應(yīng)用基爾霍夫第一方程組列出節(jié)點(diǎn)的電流方程。對(duì)于有n個(gè)節(jié)點(diǎn)的電路，只能選取n-1個(gè)節(jié)點(diǎn)列方程。

3、應(yīng)用基爾霍夫第二方程組列出回路的電壓方程。對(duì)于有m條支路和n個(gè)節(jié)點(diǎn)的電路，可列出（m+n-1）個(gè)回路的電壓方程。一般選擇網(wǎng)孔列方程，因?yàn)榫W(wǎng)孔數(shù)恰好等于（m+n-1），而且所得到的都是獨(dú)立方程。

4、解方程求解。若求得的電流,則電流實(shí)際方向與假定正方向相同，若,則電流的實(shí)際方向與假定正方向相反?！?-7接觸電勢(shì)差與溫差電現(xiàn)象一、逸出功與熱電子發(fā)射

金屬中的價(jià)電子要脫離金屬原子的吸引力飛出金屬表面就要做一定的功，這個(gè)功叫做逸出功。單位一般用電子伏特。溫度升高，電子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能加大，飛離金屬的電子增多，當(dāng)溫度達(dá)到1000℃以上時(shí)，金屬開(kāi)始顯著地發(fā)射電子，這就叫做熱電子發(fā)射.§4-7接觸電勢(shì)差與溫差電現(xiàn)象二.接觸電勢(shì)差物理學(xué)家伏打發(fā)現(xiàn)，緊密接觸的兩種不同金屬A、B的界面兩側(cè)有不同的電勢(shì)差，這叫做接觸電勢(shì)差。其原因是兩種金屬的逸出功不同。由于逸出功不同造成兩種金屬界面處的電子有移動(dòng)，形成偶電層。以和代表A、B兩種金屬的逸出功，接觸電勢(shì)差為改用電動(dòng)勢(shì)和非靜電力等概念討論金屬的接觸電勢(shì)差問(wèn)題。造成兩種金屬界面處的電子有移動(dòng)就相當(dāng)于有非靜電力，故有電動(dòng)勢(shì)，記作

，§4-7接觸電勢(shì)差與溫差電現(xiàn)象如果接成閉合回路，甚至由三種或多種金屬接成閉合回路，如果各接頭溫度相同，則各接頭處的接觸電動(dòng)勢(shì)互相抵消，回路沒(méi)有電流。因?yàn)?/p>

如果接頭處溫度不相同，則上述電動(dòng)勢(shì)不會(huì)完全抵消，因而會(huì)出現(xiàn)電流，這叫做溫差電流。ABC溫差電現(xiàn)象（一）、塞貝克效應(yīng)塞貝克效應(yīng)：在兩種不同金屬構(gòu)成的閉合電路中，當(dāng)兩個(gè)接頭的溫度不同進(jìn)，電路中出現(xiàn)電流。可以定性解釋如下：由于金屬的逸出功與溫度有關(guān)，故兩接頭處的電動(dòng)勢(shì)不相同，總電動(dòng)勢(shì)不為零，因而有電流?！?-7接觸電勢(shì)差與溫差電現(xiàn)象（二）、珀耳貼效應(yīng)珀耳貼效應(yīng)：由兩種不同的金屬組成的閉合電路中串入直流電源，則一個(gè)處放熱，另一個(gè)接頭處吸熱，如果電流方向反過(guò)來(lái)，則吸熱和放熱接頭處顛倒過(guò)來(lái)。此熱與電流方向有關(guān)，應(yīng)不同于焦耳熱?！?-7接觸電勢(shì)差與溫差電現(xiàn)象金屬鉍金屬銻接頭1放熱接頭2吸熱I（三）、湯姆遜效應(yīng)湯姆遜效應(yīng)：湯姆遜對(duì)上述珀耳貼效應(yīng)進(jìn)行分析后，認(rèn)為，同一金屬內(nèi)部如果各處溫度不同，也會(huì)提供電動(dòng)勢(shì)。如圖,對(duì)金屬中部C加熱，電流由A到B，發(fā)現(xiàn)AC段吸熱，CB段放熱。改變電流方向，則兩段吸熱、放熱的狀態(tài)互換。此熱稱(chēng)為湯姆遜熱。吸熱C放熱AB加熱§4-7接觸電勢(shì)差與溫差電現(xiàn)象粗淺解釋?zhuān)河捎跍囟炔煌?，AC和CB兩段可等效為兩個(gè)方向指向中央的的電動(dòng)勢(shì)，AC段中非靜電力做正功，應(yīng)吸熱，CB段非靜電力做負(fù)功，應(yīng)放熱。

一般

mV/100C。

T2T1

待測(cè)已知恒溫（測(cè)

）電位差計(jì)ABCBi—Sb

10-2V/100C。（鉍）（銻）四.溫差電動(dòng)勢(shì)的應(yīng)用:(1)熱電偶優(yōu)點(diǎn)：▲熱容小靈敏度高(10-30C)▲可逐點(diǎn)測(cè)量測(cè)小范圍內(nèi)溫度變化▲測(cè)溫范圍大（-2000C—20000C）▲便于自動(dòng)控制§4-7接觸電勢(shì)差與溫差電現(xiàn)象四、溫差電現(xiàn)象的應(yīng)用§4-7接觸電勢(shì)差與溫差電現(xiàn)象2、做成溫差電源。其中用半導(dǎo)體器件的逆珀耳貼效應(yīng)做成的半導(dǎo)體制冷機(jī)有壽命長(zhǎng)、工作可靠、小型化、無(wú)污染。§4-8液體導(dǎo)電和氣體導(dǎo)電.液體導(dǎo)電

酸堿鹽的水溶液是電的良導(dǎo)體，其導(dǎo)電機(jī)理是其中有大量的正、負(fù)離子在電場(chǎng)力作用下作定向運(yùn)動(dòng)而形成電流，與其大小均與E成正比，液體中某點(diǎn)的電流密度大小為這說(shuō)明液體導(dǎo)電仍滿(mǎn)足歐姆定律

可以令：，稱(chēng)為液體的電導(dǎo)率,于是有下式

氣體的導(dǎo)電性取決于其中電子、離子的產(chǎn)生及其在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)。加熱、照射(紫外線(xiàn)、X射線(xiàn)、放射性射線(xiàn)）等都能使氣體電離，這些因素統(tǒng)稱(chēng)電離劑。在氣體電離的同時(shí)，還有正負(fù)離子相遇復(fù)合為中性分子以及正負(fù)離子被外電場(chǎng)驅(qū)趕到達(dá)電極與電極上異號(hào)電荷中和的過(guò)程。這3個(gè)過(guò)程中，電離、復(fù)合二者與外電場(chǎng)無(wú)關(guān)，后者則與外電場(chǎng)有關(guān)。§4-8液體導(dǎo)電和氣體導(dǎo)電二、氣體導(dǎo)電一、基本磁現(xiàn)象SNSNISN同極相斥異極相吸電流的磁效應(yīng)1820年奧斯特天然磁石§5.1磁現(xiàn)象及其與電現(xiàn)象的聯(lián)系電子束NS+

磁現(xiàn)象：1、天然磁體周?chē)写艌?chǎng)；2、通電導(dǎo)線(xiàn)周?chē)写艌?chǎng)；3、電子束周?chē)写艌?chǎng)。表現(xiàn)為：使小磁針偏轉(zhuǎn)表現(xiàn)為：相互吸引排斥偏轉(zhuǎn)等4、通電線(xiàn)能使小磁針偏轉(zhuǎn)；5、磁體的磁場(chǎng)能給通電線(xiàn)以力的作用；6、通電導(dǎo)線(xiàn)之間有力的作用；7、磁體的磁場(chǎng)能給通電線(xiàn)圈以力矩作用；8、通電線(xiàn)圈之間有力的作用；9、天然磁體能使電子束偏轉(zhuǎn)。安培指出：NS天然磁性的產(chǎn)生也是由于磁體內(nèi)部有電流流動(dòng)。分子電流電荷的運(yùn)動(dòng)是一切磁現(xiàn)象的根源。方向:小磁針在該點(diǎn)的N極指向單位:T(特斯拉)(高斯)大小:磁力+二、磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)電荷磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷有磁力作用磁場(chǎng)§5.2畢奧---薩伐爾定律一、畢奧---沙薩爾定律電流元對(duì)一段載流導(dǎo)線(xiàn)方向判斷：的方向垂直于電流元與組成的平面，和及三矢量滿(mǎn)足矢量叉乘關(guān)系。

——右手定則畢奧-薩伐爾定律IP.XY已知：真空中I、

1、2、a建立坐標(biāo)系OXY任取電流元大小方向aP統(tǒng)一積分變量二、畢奧---沙伐爾定律的應(yīng)用1.直長(zhǎng)載流導(dǎo)線(xiàn)的磁場(chǎng)XYaP或：無(wú)限長(zhǎng)載流直導(dǎo)線(xiàn)半無(wú)限長(zhǎng)載流直導(dǎo)線(xiàn)直導(dǎo)線(xiàn)延長(zhǎng)線(xiàn)上+apR2.

圓形載流導(dǎo)線(xiàn)的磁場(chǎng)已知:R、I，求軸線(xiàn)上P點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。建立坐標(biāo)系OXY任取電流元分析對(duì)稱(chēng)性、寫(xiě)出分量式大小方向統(tǒng)一積分變量結(jié)論方向：右手螺旋法則大?。簒pR載流圓環(huán)載流圓弧II圓心角

圓心角練習(xí)求圓心O點(diǎn)的如圖，OI例1、無(wú)限長(zhǎng)載流直導(dǎo)線(xiàn)彎成如圖形狀求：P、R、S、T四點(diǎn)的解：P點(diǎn)方向R點(diǎn)方向S點(diǎn)方向方向T點(diǎn)方向方向方向方向練習(xí)求角平分線(xiàn)上的已知：I、c解：同理方向所以方向例5、均勻帶電圓盤(pán)已知：q、R、圓盤(pán)繞軸線(xiàn)勻速旋轉(zhuǎn)。解：如圖取半徑為r,寬為dr的環(huán)帶。qRr求圓心處的及圓盤(pán)的磁矩元電流其中qRr線(xiàn)圈磁矩如圖取微元方向：一、磁感應(yīng)線(xiàn)(或磁力線(xiàn)線(xiàn))方向：切線(xiàn)大小：

§5.3磁場(chǎng)的高斯定理I直線(xiàn)電流圓電流I通電螺線(xiàn)管1、每一條磁力線(xiàn)都是環(huán)繞電流的閉合曲線(xiàn)，因此磁場(chǎng)是渦旋場(chǎng)。磁力線(xiàn)是無(wú)頭無(wú)尾的閉合回線(xiàn)。2、任意兩條磁力線(xiàn)在空間不相交。3、磁力線(xiàn)的環(huán)繞方向與電流方向之間可以分別用右手定則表示。二、磁通量、磁場(chǎng)中的高斯定理磁通量——穿過(guò)磁場(chǎng)中任一曲面的磁力線(xiàn)的條數(shù)磁場(chǎng)中的高斯定理穿過(guò)任意閉合曲面的磁通量為零磁場(chǎng)是無(wú)源場(chǎng)。2.在均勻磁場(chǎng)

中，過(guò)YOZ平面內(nèi)面積為S的磁通量。1.求均勻磁場(chǎng)中半球面的磁通量課堂練習(xí)例2、兩平行載流直導(dǎo)線(xiàn)過(guò)圖中矩形的磁通量求兩線(xiàn)中點(diǎn)l解：I1、I2在A點(diǎn)的磁場(chǎng)方向l如圖取微元方向§5.4安培環(huán)路定理靜電場(chǎng)Irl1、圓形積分回路改變電流方向磁場(chǎng)2、任意積分回路.3、回路不環(huán)繞電流.安培環(huán)路定理說(shuō)明：電流取正時(shí)與環(huán)路成右旋關(guān)系如圖

在真空中的穩(wěn)恒電流磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度沿任意閉合曲線(xiàn)的線(xiàn)積分（也稱(chēng)的環(huán)流），等于穿過(guò)該閉合曲線(xiàn)的所有電流強(qiáng)度（即穿過(guò)以閉合曲線(xiàn)為邊界的任意曲面的電流強(qiáng)度）的代數(shù)和的倍。即：環(huán)路所包圍的電流由環(huán)路內(nèi)外電流產(chǎn)生由環(huán)路內(nèi)電流決定位置移動(dòng)不變不變改變靜電場(chǎng)穩(wěn)恒磁場(chǎng)磁場(chǎng)沒(méi)有保守性，它是非保守場(chǎng)，或無(wú)勢(shì)場(chǎng)電場(chǎng)有保守性，它是保守場(chǎng)，或有勢(shì)場(chǎng)電力線(xiàn)起于正電荷、止于負(fù)電荷。靜電場(chǎng)是有源場(chǎng)磁力線(xiàn)閉合、無(wú)自由磁荷磁場(chǎng)是無(wú)源場(chǎng)四、安培環(huán)路定理的應(yīng)用舉例若能找到某個(gè)回路L使之滿(mǎn)足：ILIR當(dāng)場(chǎng)源分布具有高度對(duì)稱(chēng)性時(shí)，利用安培環(huán)路定理計(jì)算磁感應(yīng)強(qiáng)度1.無(wú)限長(zhǎng)圓柱形均勻載流導(dǎo)體的磁場(chǎng)分析對(duì)稱(chēng)性電流分布——軸對(duì)稱(chēng)磁場(chǎng)分布——軸對(duì)稱(chēng)已知：I、R電流沿軸向，在截面上均勻分布的方向判斷如下：IR

作積分環(huán)路并計(jì)算環(huán)流如圖

利用安培環(huán)路定理求

作積分環(huán)路并計(jì)算環(huán)流如圖利用安培環(huán)路定理求IR

結(jié)論：無(wú)限長(zhǎng)載流圓柱導(dǎo)體。已知：I、RRI討論：長(zhǎng)直載流圓柱面。已知：I、RrRO練習(xí)：同軸的兩筒狀導(dǎo)線(xiàn)通有等值反向的電流I,

求的分布。電場(chǎng)、磁場(chǎng)中典型結(jié)論的比較外內(nèi)內(nèi)外長(zhǎng)直圓柱面電荷均勻分布電流均勻分布長(zhǎng)直圓柱體長(zhǎng)直線(xiàn)已知：I、n(單位長(zhǎng)度導(dǎo)線(xiàn)匝數(shù))分析對(duì)稱(chēng)性管內(nèi)磁力線(xiàn)平行于管軸管外靠近管壁處磁場(chǎng)為零...............2.無(wú)限長(zhǎng)載流螺線(xiàn)管的磁場(chǎng)LR

計(jì)算環(huán)流

利用安培環(huán)路定理求...............

已知：I、N、R1、R2

N——導(dǎo)線(xiàn)總匝數(shù)分析對(duì)稱(chēng)性磁力線(xiàn)分布如圖作積分回路如圖方向右手螺旋rR1R2..+++++++++++++++++++++++++++++..................................3.載流螺繞環(huán)的磁場(chǎng)分布..BrO計(jì)算環(huán)流利用安培環(huán)路定理求rR1R2..+++++++++++++++++++++++++++++.................................一導(dǎo)體，由“無(wú)限多”根平行排列的細(xì)導(dǎo)線(xiàn)組成，每根導(dǎo)線(xiàn)都“無(wú)限長(zhǎng)”且均通以電流

I

。設(shè)單位長(zhǎng)度上的導(dǎo)線(xiàn)數(shù)目為n，求證：這無(wú)限長(zhǎng)的電流片各處的磁感應(yīng)強(qiáng)度：4.無(wú)限大載流導(dǎo)體薄板的磁場(chǎng)分布Iab證明：分析磁場(chǎng)分布：ABCD

作安培環(huán)路ABCDA板上下兩側(cè)為均勻磁場(chǎng)討論：如圖，兩塊無(wú)限大載流導(dǎo)體薄板平行放置。通有相反方向的電流。求磁場(chǎng)分布。已知：導(dǎo)線(xiàn)中電流強(qiáng)度I、單位長(zhǎng)度導(dǎo)線(xiàn)匝數(shù)n.........練習(xí)：如圖，螺繞環(huán)截面為矩形外半徑與內(nèi)半徑之比高導(dǎo)線(xiàn)總匝數(shù)求：1.磁感應(yīng)強(qiáng)度的分布2.通過(guò)截面的磁通量解：1.大小方向力與速度方向垂直。不能改變速度大小，只能改變速度方向?！?.5帶電粒子在電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)一、帶電粒子在恒定磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)洛侖茲力粒子做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)××××××××××××××××××××××××××××××螺距h

：qR二、帶電粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)-磁聚焦------------+------------------------------------速度選擇器回旋加速器初始時(shí)D2處于高壓區(qū)，q粒子受電場(chǎng)力后以進(jìn)入D1內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)。經(jīng)過(guò)后，

q粒子受電場(chǎng)力后以進(jìn)入D2內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)。若縫隙間的交變電場(chǎng)以不變周期變化若D形盒半徑為R，則粒子最終速度所獲動(dòng)能為：當(dāng)可與光速比較時(shí)粒子回旋周期三、帶電粒子荷質(zhì)比的測(cè)定KACSO磁聚焦法離子經(jīng)過(guò)速度選擇器后離子在磁場(chǎng)B2中：質(zhì)鐠儀四、霍耳效應(yīng)厚度b,寬為a的導(dǎo)電薄片，沿x軸通有電流強(qiáng)度I，當(dāng)在y軸方向加以勻強(qiáng)磁場(chǎng)B時(shí)，在導(dǎo)電薄片兩側(cè)產(chǎn)生一電位差，這一現(xiàn)象稱(chēng)為霍耳效應(yīng)RH---霍耳系數(shù)霍耳效應(yīng)原理帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)受到洛侖茲力q>0++++++++++++

此時(shí)載流子將作勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)兩側(cè)停止電荷的繼續(xù)堆積，從而在兩側(cè)建立一個(gè)穩(wěn)定的電勢(shì)差++++++++++++q<0++++++++++++總結(jié)(1)q>0時(shí)，RH>0,(2)

q<0時(shí)，RH<0,霍耳效應(yīng)的應(yīng)用2、根據(jù)霍耳系數(shù)的大小的測(cè)定，可以確定載流子的濃度n型半導(dǎo)體載流子為電子p型半導(dǎo)體載流子為帶正電的空穴1、確定半導(dǎo)體的類(lèi)型

霍耳效應(yīng)已在測(cè)量技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算技術(shù)等各個(gè)領(lǐng)域中得到越來(lái)越普遍的應(yīng)用。安培力：電流元在磁場(chǎng)中受到的磁力安培定律方向判斷

右手螺旋載流導(dǎo)線(xiàn)受到的磁力大小一、安培力公式§5.6磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)體的作用討論圖示為相互垂直的兩個(gè)電流元它們之間的相互作用力電流元所受作用力電流元所受作用力

B×取電流元受力大小方向積分結(jié)論方向均勻磁場(chǎng)中載流直導(dǎo)線(xiàn)所受安培力導(dǎo)線(xiàn)1、2單位長(zhǎng)度上所受的磁力為：二、電流單位，兩無(wú)限長(zhǎng)平行載流直導(dǎo)線(xiàn)的相互作用力電流單位“安培”的定義：

放在真空中的兩條無(wú)限長(zhǎng)平行直導(dǎo)線(xiàn)，各通有相等的穩(wěn)恒電流，當(dāng)導(dǎo)線(xiàn)相距1米，每一導(dǎo)線(xiàn)每米長(zhǎng)度上受力為2×10-7牛頓時(shí)，各導(dǎo)線(xiàn)中的電流強(qiáng)度為1安培。d例、均勻磁場(chǎng)中任意形狀導(dǎo)線(xiàn)所受的作用力受力大小方向如圖所示建坐標(biāo)系取分量積分取電流元推論在均勻磁場(chǎng)中任意形狀閉合載流線(xiàn)圈受合力為零練習(xí)如圖求半圓導(dǎo)線(xiàn)所受安培力方向豎直向上解：例：求一無(wú)限長(zhǎng)直載流導(dǎo)線(xiàn)的磁場(chǎng)對(duì)另一直載流導(dǎo)線(xiàn)ab的作用力。已知：I1、I2、d、LLxdba載流線(xiàn)圈的磁矩對(duì)于通電平面載流線(xiàn)圈三、載流線(xiàn)圈在均勻外磁場(chǎng)中的安培力矩.如果線(xiàn)圈為N匝討論.（1）（2）（3）四、

磁力的功1.載流導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)磁力所做的功.....................2.載流線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)磁力矩所做的功+..例：一半徑為R的半圓形閉合線(xiàn)圈，通有電流I，線(xiàn)圈放在均勻外磁場(chǎng)B中，B的方向與線(xiàn)圈平面成300角，如右圖，設(shè)線(xiàn)圈有N匝，問(wèn)：（1）線(xiàn)圈的磁矩是多少？（2）此時(shí)線(xiàn)圈所受力矩的大小和方向？（3）圖示位置轉(zhuǎn)至平衡位置時(shí)，磁力矩作功是多少？解：（1）線(xiàn)圈的磁矩pm的方向與B成600夾角電流磁場(chǎng)電磁感應(yīng)感應(yīng)電流1831年法拉第閉合回路變化實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生產(chǎn)生?問(wèn)題的提出§6-1

電磁感應(yīng)一.電磁感應(yīng)現(xiàn)象R12εGmΦ

當(dāng)回路

1中電流發(fā)生變化時(shí)，在回路2中出現(xiàn)感應(yīng)電流。S

當(dāng)通過(guò)閉合導(dǎo)電回路的磁通量變化時(shí)，回路中就會(huì)有電流產(chǎn)生。電動(dòng)勢(shì)形成產(chǎn)生二、法拉第電磁感應(yīng)定律

導(dǎo)體回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，與穿過(guò)導(dǎo)體回路的磁通量對(duì)時(shí)間的變化率成正比。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向楞次定律感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小在t1到t2時(shí)間間隔內(nèi)通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)任一截面的感應(yīng)電量對(duì)N匝線(xiàn)圈—磁通鏈數(shù)感應(yīng)電流§6.2楞次定律

感應(yīng)電流的效果反抗引起感應(yīng)電流的原因?qū)Ь€(xiàn)運(yùn)動(dòng)感應(yīng)電流阻礙產(chǎn)生磁通量變化感應(yīng)電流產(chǎn)生阻礙閉合回路中感應(yīng)電流的方向，總是使得它所激發(fā)的磁場(chǎng)來(lái)阻止或補(bǔ)償引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。判斷感應(yīng)電流的方向：

1、判明穿過(guò)閉合回路內(nèi)原磁場(chǎng)的方向；2、根據(jù)原磁通量的變化,按照楞次定律的要求確定感應(yīng)電流的磁場(chǎng)的方向；3、按右手法則由感應(yīng)電流磁場(chǎng)的方向來(lái)確定感應(yīng)電流的方向。例:無(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)共面矩形線(xiàn)圈求:已知:解:在無(wú)限長(zhǎng)直載流導(dǎo)線(xiàn)旁有相同大小的四個(gè)矩形線(xiàn)圈，分別作如圖所示的運(yùn)動(dòng)。判斷回路中是否有感應(yīng)電流。思考線(xiàn)圈內(nèi)磁場(chǎng)變化兩類(lèi)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象感生電動(dòng)勢(shì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生原因、規(guī)律不相同都遵從電磁感應(yīng)定律導(dǎo)線(xiàn)或線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)非靜電力動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)G?一、動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)

動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)是由于導(dǎo)體或?qū)w回路在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)。產(chǎn)生§6.3動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)+++++++++++++++++++++動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的成因?qū)Ь€(xiàn)內(nèi)每個(gè)自由電子受到的洛侖茲力為它驅(qū)使電子沿導(dǎo)線(xiàn)由a向b移動(dòng)。由于洛侖茲力的作用使b

端出現(xiàn)過(guò)剩負(fù)電荷，

a端出現(xiàn)過(guò)剩正電荷。非靜電力+++++++++++++++++++++電子受的靜電力平衡時(shí)此時(shí)電荷積累停止，ab兩端形成穩(wěn)定的電勢(shì)差。洛侖茲力是產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的根本原因.方向a

b在導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)部產(chǎn)生靜電場(chǎng)由電動(dòng)勢(shì)定義運(yùn)動(dòng)導(dǎo)線(xiàn)ab產(chǎn)生的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)為動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的一般公式非靜電力定義為非靜電場(chǎng)強(qiáng)

一般情況上的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)整個(gè)導(dǎo)線(xiàn)L上的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)

導(dǎo)線(xiàn)是曲線(xiàn)

,磁場(chǎng)為非均勻場(chǎng)。導(dǎo)線(xiàn)上各長(zhǎng)度元上的速度、各不相同均勻磁場(chǎng)非均勻磁場(chǎng)計(jì)算動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)分類(lèi)方法平動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)例已知:求:+++++++++++++L

均勻磁場(chǎng)平動(dòng)解：+++++++++++++L

典型結(jié)論特例++++++++++++++++++++++++++++++均勻磁場(chǎng)閉合線(xiàn)圈平動(dòng)例有一半圓形金屬導(dǎo)線(xiàn)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中作切割磁力線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。已知：求：動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。+++++++++++++++++++R作輔助線(xiàn)，形成閉合回路方向：解：方法一+例有一半圓形金屬導(dǎo)線(xiàn)在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中作切割磁力線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。已知：求：動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。解：方法二++++++++++++++++++R方向：均勻磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)例如圖，長(zhǎng)為L(zhǎng)的銅棒在磁感應(yīng)強(qiáng)度為的均勻磁場(chǎng)中，以角速度繞O軸轉(zhuǎn)動(dòng)。求：棒中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向。解：方法一取微元方向方法二作輔助線(xiàn)，形成閉合回路OACO符號(hào)表示方向沿AOCAOC、CA段沒(méi)有動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)問(wèn)題把銅棒換成金屬圓盤(pán)，中心和邊緣之間的電動(dòng)勢(shì)是多少？例一直導(dǎo)線(xiàn)CD在一無(wú)限長(zhǎng)直電流磁場(chǎng)中作切割磁力線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。求：動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)。abIl解：方法一方向非均勻磁場(chǎng)方法二abI作輔助線(xiàn)，形成閉合回路CDEF方向思考abI做法對(duì)嗎？

結(jié)論：洛侖茲力作功等于零即需外力克服洛侖茲力的一個(gè)分力使另一分力對(duì)電荷作正功洛侖茲力永遠(yuǎn)不作功§6.4感生電動(dòng)勢(shì)和感生電場(chǎng)感生電動(dòng)勢(shì):由于磁場(chǎng)發(fā)生變化而激發(fā)的電動(dòng)勢(shì)電磁感應(yīng)非靜電力洛侖茲力感生電動(dòng)勢(shì)動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)非靜電力1、感生電場(chǎng)麥克斯韋假設(shè)：變化的磁場(chǎng)在其周?chē)臻g會(huì)激發(fā)一種渦旋狀的電場(chǎng)，稱(chēng)為渦旋電場(chǎng)或感生電場(chǎng)。記作或非靜電力感生電動(dòng)勢(shì)感生電場(chǎng)力由法拉第電磁感應(yīng)定律由電動(dòng)勢(shì)的定義討論2）S

是以L(fǎng)

為邊界的任一曲面。

的法線(xiàn)方向應(yīng)選得與曲線(xiàn)

L的積分方向成右手螺旋關(guān)系是曲面上的任一面元上磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率1）此式反映變化磁場(chǎng)和感生電場(chǎng)的相互關(guān)系，即感生電場(chǎng)是由變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生的。不是積分回路線(xiàn)元上的磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率與構(gòu)成左旋關(guān)系。3）感生電場(chǎng)電力線(xiàn)由靜止電荷產(chǎn)生由變化磁場(chǎng)產(chǎn)生線(xiàn)是“有頭有尾”的，是一組閉合曲線(xiàn)起于正電荷而終于負(fù)電荷線(xiàn)是“無(wú)頭無(wú)尾”的感生電場(chǎng)（渦旋電場(chǎng)）靜電場(chǎng)（庫(kù)侖場(chǎng)）具有電能、對(duì)電荷有作用力具有電能、對(duì)電荷有作用力動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)感生電動(dòng)勢(shì)特點(diǎn)磁場(chǎng)不變，閉合電路的整體或局部在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致回路中磁通量的變化閉合回路的任何部分都不動(dòng)，空間磁場(chǎng)發(fā)生變化導(dǎo)致回路中磁通量變化原因由于S的變化引起回路中

m變化非靜電力來(lái)源感生電場(chǎng)力洛侖茲力由于的變化引起回路中

m變化感生電場(chǎng)的計(jì)算例1

局限于半徑R

的圓柱形空間內(nèi)分布有均勻磁場(chǎng)，方向如圖。磁場(chǎng)的變化率求：圓柱內(nèi)、外的分布。方向：逆時(shí)針?lè)较蛴懻撠?fù)號(hào)表示與反號(hào)與L

積分方向切向同向與

L

積分方向切向相反在圓柱體外，由于B=0上于是雖然

上每點(diǎn)為0，在但在

上則并非如此。由圖可知，這個(gè)圓面積包括柱體內(nèi)部分的面積，而柱體內(nèi)上故方向：逆時(shí)針?lè)较蚶?

有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)分布在一圓柱形區(qū)域內(nèi)，已知：方向如圖.求：解:電動(dòng)勢(shì)的方向由C指向D用法拉第電磁感應(yīng)定理求解所圍面積為：磁通量討論CD導(dǎo)體存在時(shí)，電動(dòng)勢(shì)的方向由C指向D加圓弧連成閉合回路

矛盾？12123由楞次定理知：感生電流的方向是逆時(shí)針?lè)较颉?.4

1和

4

的大小不同，說(shuō)明感生電場(chǎng)不是位場(chǎng)，其作功與路徑有關(guān)的方向逆時(shí)針D

4

C1練習(xí)求桿兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向利用渦旋電場(chǎng)對(duì)電子進(jìn)行加速二、

電子感應(yīng)加速器電子束電子槍靶三、渦電流（渦流）趨膚效應(yīng)

大塊的金屬在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，或處在變化的磁場(chǎng)中，金屬內(nèi)部也要產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種電流在金屬內(nèi)部自成閉合回路，稱(chēng)為渦電流或渦流。鐵芯交流電源渦流線(xiàn)

趨膚效應(yīng)——渦電流或渦流這種交變電流集中于導(dǎo)體表面的效應(yīng)。渦電流的熱效應(yīng)利用渦電流進(jìn)行加熱利1、冶煉難熔金屬及特種合金2、家用如：電磁灶3、電磁阻尼鐵芯交流電源渦流線(xiàn)弊熱效應(yīng)過(guò)強(qiáng)、溫度過(guò)高，易破壞絕緣，損耗電能，還可能造成事故減少渦流：1、選擇高阻值材料2、多片鐵芯組合L——自感系數(shù)，單位：亨利（H）

一、自感電動(dòng)勢(shì)自感

由于回路自身電流發(fā)生變化時(shí)，穿過(guò)該回路自身的磁通量隨之改變，從而在回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象,稱(chēng)為自感現(xiàn)象。1.自感系數(shù)磁通鏈數(shù)§6.5

自感自感系數(shù)與自感電動(dòng)勢(shì)L的計(jì)算2)自感電動(dòng)勢(shì)若回路幾何形狀、尺寸不變，周?chē)橘|(zhì)的磁導(dǎo)率不變討論:

2.

L的存在總是阻礙電流的變化，所以自感電動(dòng)勢(shì)是反抗電流的變化,而不是反抗電流本身。自感的計(jì)算步驟：Slμ例1、

試計(jì)算長(zhǎng)直螺線(xiàn)管的自感。已知：匝數(shù)N,橫截面積S,長(zhǎng)度l,磁導(dǎo)率

Slμ單位長(zhǎng)度的自感為：例2

求一無(wú)限長(zhǎng)同軸傳輸線(xiàn)單位長(zhǎng)度的自感.

已知：R1

、R2II例3

求一環(huán)形螺線(xiàn)管的自感。已知：R1

、R2、h、Ndr§6.6互感2、互感系數(shù)與互感電動(dòng)勢(shì)1)互感系數(shù)(M)

因兩個(gè)載流線(xiàn)圈中電流變化而在對(duì)方線(xiàn)圈中激起感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱(chēng)為互感應(yīng)現(xiàn)象。1、互感現(xiàn)象

若兩回路幾何形狀、尺寸及相對(duì)位置不變，周?chē)鸁o(wú)鐵磁性物質(zhì)。實(shí)驗(yàn)指出：實(shí)驗(yàn)和理論都可以證明：2）互感電動(dòng)勢(shì)：互感系數(shù)和兩回路的幾何形狀、尺寸，它們的相對(duì)位置，以及周?chē)橘|(zhì)的磁導(dǎo)率有關(guān)?；ジ邢禂?shù)的大小反映了兩個(gè)線(xiàn)圈磁場(chǎng)的相互影響程度。

互感系數(shù)在數(shù)值上等于當(dāng)?shù)诙€(gè)回路電流變化率為每秒一安培時(shí)，在第一個(gè)回路所產(chǎn)生的互感電動(dòng)勢(shì)的大小。互感系數(shù)的物理意義例1

有兩個(gè)直長(zhǎng)螺線(xiàn)管，它們繞在同一個(gè)圓柱面上。已知：

0、N1

、N2、l、S

求：互感系數(shù)稱(chēng)K為耦合系數(shù)

耦合系數(shù)的大小反映了兩個(gè)回路磁場(chǎng)耦合松緊的程度。由于在一般情況下都有漏磁通，所以耦合系數(shù)小于一。

在此例中，線(xiàn)圈1的磁通全部通過(guò)線(xiàn)圈2，稱(chēng)為無(wú)漏磁。在一般情況下例2.如圖所示,在磁導(dǎo)率為

的均勻無(wú)限大磁介質(zhì)中,一無(wú)限長(zhǎng)直載流導(dǎo)線(xiàn)與矩形線(xiàn)圈一邊相距為a,線(xiàn)圈共N匝,其尺寸見(jiàn)圖示,求它們的互感系數(shù).解:設(shè)直導(dǎo)線(xiàn)中通有自下而上的電流I,它通過(guò)矩形線(xiàn)圈的磁通鏈數(shù)為互感為互感系數(shù)僅取決于兩回路的形狀,相對(duì)位置,磁介質(zhì)的磁導(dǎo)率．Idr

考察在開(kāi)關(guān)合上后的一段時(shí)間內(nèi)，電路中的電流滋長(zhǎng)過(guò)程：由全電路歐姆定律§6.11磁能電池BATTERY一、自感磁能電源所作的功電源克服自感電動(dòng)勢(shì)所做的功電阻上的熱損耗計(jì)算自感系數(shù)可歸納為三種方法1.靜態(tài)法:2.動(dòng)態(tài)法:3.能量法:磁場(chǎng)能量密度：?jiǎn)挝惑w積中儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能量wm螺線(xiàn)管特例：任意磁場(chǎng)二、磁場(chǎng)能量例如圖.求同軸傳輸線(xiàn)之磁能及自感系數(shù)可得同軸電纜的自感系數(shù)為第一節(jié)磁介質(zhì)存在時(shí)的基本規(guī)律1、在磁場(chǎng)的作用下能發(fā)生變化并能夠影響磁場(chǎng)的物質(zhì)叫磁介質(zhì)，磁介質(zhì)在磁場(chǎng)的作用下能發(fā)生變化稱(chēng)為磁化。一、磁介質(zhì)的磁化，磁化強(qiáng)度2、安培分子電流假說(shuō)：分子中所有電子的運(yùn)動(dòng)形成分子電流，其磁矩叫做分子磁矩(可看成是一通電小圓線(xiàn)圈)。現(xiàn)代看分子中的電子有軌道運(yùn)動(dòng)和自旋運(yùn)動(dòng)，分子中所有電子的軌道磁矩和自旋磁矩及所有核磁矩的矢量和就是分子磁矩。安培假說(shuō)是有道理的。第一節(jié)磁介質(zhì)存在時(shí)的基本規(guī)律有外磁場(chǎng)時(shí)，各分子磁矩或多或少地轉(zhuǎn)向磁場(chǎng)方向，這就是磁化的簡(jiǎn)單模型。3、設(shè)螺繞環(huán)內(nèi)充滿(mǎn)均勻磁介質(zhì)，發(fā)生均勻磁化，磁介質(zhì)內(nèi)部分子電流的效應(yīng)相互抵消，磁介質(zhì)表面相當(dāng)于有一層面電流通過(guò)，這是由于磁化而出現(xiàn)的宏觀電流，叫做磁化電流。除磁化電流之外的電流叫做傳導(dǎo)電流。

第一節(jié)磁介質(zhì)存在時(shí)的基本規(guī)律第一節(jié)磁介質(zhì)存在時(shí)的基本規(guī)律4、磁化電流和傳導(dǎo)電流都要激發(fā)磁場(chǎng)，分別以表示，有磁介質(zhì)時(shí)空間的總磁場(chǎng)是二者的疊加。5、定義磁化強(qiáng)度：設(shè)磁介質(zhì)中某物理無(wú)限小體元內(nèi)的分子磁矩矢量和為，定義為所在處的磁化強(qiáng)度。與極化強(qiáng)度很類(lèi)似

第一節(jié)磁介質(zhì)存在時(shí)的基本規(guī)律6、磁介質(zhì)的分類(lèi)各種磁介質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不完全相同,按磁性可將介質(zhì)分為三種.（1）順磁質(zhì);（2）抗磁質(zhì);（3）鐵磁質(zhì)。順磁質(zhì)和抗磁質(zhì)又合稱(chēng)為非鐵磁質(zhì)。實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)各向同性非鐵磁質(zhì)中的每一點(diǎn)，磁化強(qiáng)度與磁場(chǎng)方向平行，有如下關(guān)系：

,,與磁場(chǎng)同向，就是順磁質(zhì)；,