電磁學緒論電場疊加原理

關(guān)于電磁學緒論電場疊加原理一、電磁學概述物質(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、磁場的產(chǎn)生及其規(guī)律，電場和磁場的電磁場對電荷、電流的作用，電磁場對物質(zhì)的電磁波的產(chǎn)生與傳播。研究：電磁運動現(xiàn)象及其規(guī)律電磁學的重要性4.電磁學規(guī)律具有廣泛的應(yīng)用。相互聯(lián)系；各種效應(yīng)；第2頁,共30頁，2024年2月25日，星期天公元前6世紀，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，《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》對電、磁現(xiàn)象進行總結(jié)和研究；二、電磁學的建立人們對電和磁的認識經(jīng)過了一個從經(jīng)驗到科學，從實驗到理論，從分裂到統(tǒng)一，從定性到定量的過程。

1745年，荷蘭萊頓大學教授馬森布羅克制成了萊頓瓶，可以將電荷儲存起來，供電學實驗使用，為電學研究打下了基礎(chǔ)。第3頁,共30頁，2024年2月25日，星期天萊頓瓶:

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)造是在玻璃瓶內(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,共30頁，2024年2月25日，星期天二、電磁學的建立

1785年，Coulomb用扭秤實驗得到電力的平方反比定律，使電磁學進入定量研究階段；

1780年，Galvani發(fā)現(xiàn)動物電，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、磁學彼此隔絕的情況；

1821年，Ampere在Oersted實驗基礎(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”和“力線”的概念，進一步證實了電、磁的統(tǒng)一性；

1873年，Maxwell總結(jié)前人的研究，建立了一組電磁場方程，從而建立了完整的經(jīng)典電磁理論。第5頁,共30頁，2024年2月25日，星期天三、電磁學的應(yīng)用

1866年，德國的西門子發(fā)明了使用電磁鐵的發(fā)

1876年，美國貝爾發(fā)明了電話，實現(xiàn)了電聲通信；

1879年，美國發(fā)明家愛迪生發(fā)明了電燈，使電

1887年，德國的物理學家赫茲首次用人工的方法

隨之，俄國的波波夫和意大利的馬可尼，利用電磁電機，為電力工業(yè)開辟了道路；進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代。第6頁,共30頁，2024年2月25日，星期天信號控制信息傳遞第7頁,共30頁，2024年2月25日，星期天GiantMagnetoresistance(GMR)2007NobelPrizeinPhysics信息存儲第8頁,共30頁，2024年2月25日，星期天MagneticResonanceImaging(MRI)第9頁,共30頁，2024年2月25日，星期天新概念武器——電磁軌道炮飛行中的電磁軌道炮彈丸即將命中目標命中目標瞬間第10頁,共30頁，2024年2月25日，星期天Electrostatics8－1第5章靜電學第11頁,共30頁，2024年2月25日，星期天教學目標1.

電荷的基本屬性3.

電場強度4.

利用電場疊加原理計算電場的分布2.

庫侖定律第12頁,共30頁，2024年2月25日，星期天研究相對于觀察者靜止的電荷間相互作用的規(guī)律。靜電學（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,共30頁，2024年2月25日，星期天風箏實驗——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,共30頁，2024年2月25日，星期天正電(玻璃電)與負電(樹脂電)孤立系統(tǒng)中正、負電荷電量的代數(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.具有相對論不變性1.正、負電荷:一個電荷的電量與它的運動狀態(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,共30頁，2024年2月25日，星期天＋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,共30頁，2024年2月25日，星期天二.庫侖定律（Coulomb’sLaw）在真空中兩個靜止的點電荷之間的作用力與它們點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,共30頁，2024年2月25日，星期天適用于:原子核尺度

地球物理尺度精度：1769年Robison

SI制（MKSA單位制）二.庫侖定律（Coulomb’sLaw）1971年1772年Cavendish1785年Coulomb第18頁,共30頁，2024年2月25日，星期天庫侖力與萬有引力數(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)子看成點電荷。第19頁,共30頁，2024年2月25日，星期天場是物質(zhì)存在的一種形式，具有能量、動量、質(zhì)量等屬性。電場場與實物的區(qū)別在于其在空間的可疊加性。

“近距作用”與“超距作用”之爭；從場的觀點去考查一切電磁作用，對整個電磁學乃至整個物理學產(chǎn)生了深遠的影響！三、靜電場（ElectrostaticField）電荷電荷第20頁,共30頁，2024年2月25日，星期天靜電場：靜電荷激發(fā)的電場。（1）對引入其中的電荷有力的作用;（2）電荷在其中運動時，電場力要對它作功;（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)靜電場的主要表現(xiàn):現(xiàn)象和電極化現(xiàn)象.三.靜電場（ElectrostaticField）第21頁,共30頁，2024年2月25日，星期天1.點電荷的電場強度單位：四、電場強度（ElectricFieldIntensity）電場的疊加原理:2.點電荷系的電場強度第22頁,共30頁，2024年2月25日，星期天（若以點電荷為電荷元）電荷線分布電荷面分布電荷體分布四、電場強度（ElectricFieldIntensity）3.連續(xù)分布的電荷產(chǎn)生的電場第23頁,共30頁，2024年2月25日，星期天兩個等量異號點電荷和，相距為，若點到這兩個電荷距離比大得多時，這兩個電荷構(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）。試計算：（1）電偶極子軸線上一點的電場強度；例1

電偶極子的電場強度（2）電偶極子軸線的中垂線上一點的電場強度。第24頁,共30頁，2024年2月25日，星期天例2.一均勻帶電直線長,帶電，線外一點到直線垂直距離為，點與直線兩端連線與直線夾角分別為和，求點的電場強度。無線長均勻帶電直線：第25頁,共30頁，2024年2月25日，星期天例3正電荷均勻分布在半徑為的圓環(huán)上.計算在環(huán)的軸線上任一點的電場強度.第26頁,共30頁，2024年2月25日，星期天例4均勻帶電薄圓盤軸線上的電場強度.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處的電場強度.第27頁,共30頁，2024年2月25日，星期天例