电磁学笔记(共7页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上物理笔记 第一章 真空中的静电场1 电荷一、两种电荷摩擦起电，静电感应 正电荷、负电荷、电量、电中性 导体、绝缘体、电介质、半导体自由电子、载流子、空穴二、电荷守恒定律在一个与外界没有电荷交换的系统内，正负电荷的代数和在任何物理过程中保持不变。电荷守恒定律适用于一切宏观和微观过程( 例如核反应和基本粒子过程 )，是物理学中普遍的基本定律之一。三、电荷量子化19061917年，密立根（R.A.millikan )用油滴法测定了电子电荷。证明微小粒子带电量的变化是不连续的，它只能是元电荷 e 的整数倍，即：粒子的电荷是量子化的。获1923年诺贝尔物理学奖迄今所知，电子是自

2、然界中存在的最小负电荷，质子是最小的正电荷。1986年的推荐值为：e =1.10-19 库仑(C) 库仑（C）是电量的国际单位。电荷量子化是个实验规律。假定中子电荷等于质子和电子电荷的代数和，现有的实验结果表明：电荷量子化已在相当高的精度下得到了检验。四、电荷的相对论不变性：在不同的参照系内观察，同一个带电粒子的电量不变。电荷的这一性质叫做电荷的相对论不变性。2 库仑定律1785年，库仑通过扭称实验得到。“ 在真空中， 两个静止点电荷之间的相互作用力大小，与它们的电量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比；作用力的方向沿着它们的联线，同号电荷相斥，异号电荷相吸 ”点电荷理想模型 从电荷1指向

3、电荷2 电荷2 受电荷 1的力若表示 电荷1受电荷2的力 表达式仍为 但从电荷2指向电荷1K的取值：国际单位制中（SI）有理化 令 真空介电常量 真空电容率 静电力的叠加原理：实验表明，库仑力满足线性叠加原理，即不因第三者的存在而改变两者之间的相互作用。 3 电场和电场强度早期：电磁理论是超距作用理论 后来: 法拉第提出近距作用并提出力线和场的概念一.电场及其物质性电荷电场电荷 静止电荷产生的场叫做静电场场的物质性： 给电场中的带电体施以力的作用。 当带电体在电场中移动时，电场力作功，场具有能量。 变化的电场以光速在空间传播，表明电场具有动量电场具有动量、能量，体现了它的物质性。二.电场强度试

4、验电荷 条件试验电荷放到场点P处，受力为实验表明：确定场点/q比值与试验电荷无关 场强单位：N/C、V/m 1 N/C=1 V/m 物理意义：单位正电荷在电场中某点所受到的力。反映电场本身的性质 电场为矢量场 三、场强的叠加原理当电场是由多个点电荷形成的，则试验电荷受的力为： 由场强定义：场强叠加原理：点电荷的场强: (以q为球心的球对称型) 点电荷系的场强: 连续带电体的场强: 把带电体看作是由许多个电荷元组成电荷密度:体电荷密度 面电荷密度 线电荷密度4 电场计算举例1、电偶极子中垂线上的场强定义电偶极矩： 电偶极子在电场中所受力矩因 l 极小，可认为电偶子所在处场强均匀力矩 M 为： 对

5、电偶极子中心的力矩一对等量异号电荷，相距为l，当场点P与二电荷连线中点的距离rl 时，则这一对等量异号电荷称为电偶极子。2 、求均匀带电细棒中垂面上一点的场强。设棒长为L, 带电量q，电荷线密度为 均匀带电细棒可以看成无限长 无限长均匀带电细棒的场强为：相当于点电荷的场强。 3 、均匀带电圆环轴线上一点的场强。设圆环带电量为q，半径为R解：由对称性可知， p点场强只有X分量 4 、 均匀带电圆盘轴线上一点的场强。设面电荷密度为，半径为R解：带电圆盘可看成许多同心的圆环组成，取一半径为r，宽度为dr 的细圆环带电量dq 讨论：当 相当于无限大带电平面附近的电场，可看成是均匀场，场强垂直于板面，正

6、负由电荷的符号决定。 *两个带有相反电荷的无限大带电平面，电荷面密度相同，平行放置，附近的电场强度如何？ Answer: 增强1、电偶1、电偶极子中垂线上的场强 2 、均匀带电细棒中垂面上一点的场强。 均匀带电细棒可以看成无限长无限长均匀带电细棒的场强为： 3 、均匀带电圆环轴线上一点的场强 4 、 均匀带电圆盘轴线上一点的场强。 5 电力线和电通量一、 电力线用一族空间曲线形象描述场强分布二、方向：各点的切线方向表示电场中该点场强的方向大小：在垂直于电力线的单位面积上的电力线的条数(数密度)等于该点的场强的大小。电力线的性质： 电力线不会中断。（连续） 电力线不会相交。（单值） 电力线不会形

7、成闭合曲线，它起始于正电荷终止于负电荷。二、电通量（电场强度通量）定义：通过任一面元的电力线的条数称为通过这一面元的电通量由 符号 任意曲面电通量： 任意闭合曲面电通量：例.在一均匀场中，做一个半径为R的假想圆柱面，其轴线与电场方向平行，求：通过该圆柱面的通量6 高斯定理1. 点电荷场的通量以点电荷为中心，作半径为r的球面S，称为高斯面通过高斯面的电通量为： 通量与半径无关 任意封闭曲面S：以q为中心作球面由通量定义知，两个面的通量相等 多个点电荷的通量：由场强叠加原理 电荷在曲面外： 2. 高斯定理在真空中的静电场内，任一闭合面的电通量等于这闭合面所包围的电量的代数和除以。数学表达式: 注意：式中的 E 应是高斯面上各处的场强讨论: 闭合面外的电荷对通量无贡献，对高斯面上各处的场强是否有贡献？高斯定律中的场强是由全部（包括曲面外）电荷产生的。 当电荷恰好处于高斯面上时，对通量有无贡献？ 高斯定理说明了电场是有源场。 对于静止电荷的电场，库仑定律和高斯定律等价。 对于运动电荷的电场，库仑定律不再正确，而高斯定律仍然有效。 7 高斯定理在计算场强中的应用对Q的分布具有某种对称性的情况下利用高斯定理求 较为方便专心-专注-专业