专业学习-物理下第十二章

授课教师： 电磁第五 电磁学 宋代沈括《梦溪笔谈司南的复原一书中有“慈石召铁”，臣已试过，确实灵验。只要用慈 而被擒拿。”“什么是慈石？”臣答：“慈石好可是秦始皇的磁石门并没有阻挡住 运。秦始皇死后久，陈胜、吴广 的农民 揭竿而起，项羽率领的大军冲进了阿房宫一场大火烧了整整三个多月才渐渐熄灭。阿房宫成了一堆瓦砾场。不过据历史记载那座用磁石筑成的北阙门倒幸免于难而留了下来。磁

电 了用扭称实验得到1820 基本物质成分。无机物质和生命物质均由带电粒子组成。此外按理论推算，宇宙物质的90%以上处于等离子态。电的基础。电磁学为人类社会高度现代化和信息化发挥着无1、场的概即一切粒子都可以看作是相应的物理场的最小单位（量子） 怎样学好电磁主要内容大致可归纳成两部分：场（电场和磁场）和有较多的讨论，交流电路已有一定的介绍。2基本概念清楚才能牢固地掌握知识，做题也并不，会有太大的帮助，对于这点应特别要注意。vv(

vv(

y,z,tTT

y,z)

TT

y,z,t)电（磁）★★★★相同点参考1版社，2003，面向21世纪课 耀，高等教 ，2001，面向21世纪课。 第十二章真空中的静电场—一．电荷

§12.1电荷库仑定律1电量：物体所带电（荷）常用Qq

单位：库仑

e1.602177331019e

qqe

1e或2 二、电荷守恒定律（1843年(正、负电荷的代数和)保lDD2

法国科学家库仑、1785年通过实验总结出空中两静止点电荷间的相互作用力遵循的规律

F

Fk r SI单位制中，k9×109N·m2C

k

0

8.851012C2/Nm20称为真空电容

2402

F作用：为了除去其他电荷的影响，使两个点电荷只受对方作用地球物理尺度1015

~107例题1在氢原子内，电子和质子的间距为5.3×10-11m。求解由于电子的电荷是－e，质子的电荷为+e，电子的质量为me9.1×10-31kgmp1.7×10-27kg，所以由库仑定律20F 20

9.0109(1.61019

8.1

3 r (5.31011)2Fm

mempr2

6.710119.110311.71027(5.31011)2

3.71047(N)2

即F

F01

i

r2e0q 0ir2e0q1 F

注 矢量和rr4rr

i

0

电荷元

2r2r

d0d0

r d体电荷密度

dq

dV

dq d线电荷密

dd

d例题2两根相同的均匀带电细棒，长为L，电荷线密度d

d x 解建立坐标系如图，在距离坐标原点分别为x、x’棒上分别选取线元dx、dx’λdx、λdx’dF

dx 2402

40(x2 1变化过程中，系统电荷总数(正、负电荷的代数和)保持不变。2

0F40

r Fi

errr 预习：§12- §122静电场电场强1a、超距作用：电荷之间的作用力 距离、瞬时传递电荷有作用力。电荷★★★★1①线度应足够小。（为什么？）2同一试探电荷放在电场中不同点

不同试探电荷放在电场中同一点，它们

q0q0qE E

/（NCE是矢量，通常情况下E

E(

yz)E描述场的性质，与试探电荷qo无关，E若EC0010F10

r

QeQ 根据E

0E 0如何

通常称这样的电场为球对称的。因FF1F2F3

33于是有:

F EEE1E2 EnEiin 五、场强的计

F根据E

2r 2rF

rE

En

nn

r2ErEr[例1]求等量异号电荷系统（电偶极子）一对等量异号点电荷qq，其间距为l，的延长线上一点P和中垂线上一点P′的场强。P和P′两电荷连线中点O的距离都是r解：先计算点P处的场强 qq在点P

(rl/2

(r

/2)2

E

l/

(rl/

q(rl/2)2

l/2)2

40(rl/2)2

l/ 0

(r2

l2

/E EE-

EE

r2l2/

P' xy方向分量大小相等，方向相反，故有 ExEy

E

Ey 由图知

l/

r2l2/Er2l2/

(r2

l2

/4)3/xrl则称这种带电体系为电偶极子ql为电偶极子的电偶极矩p p

1在电偶极子延长线上，场强的大小为1E

(r2

l2

/

r3

210 r310

0033在电偶极子中垂面上，场强的大小为33E

0

/(43/2

40

E与P反向E电荷元dq产生的电场强度为 ddE

dd体电荷密度面电荷密

dq

dq

dV dd线电荷密度

dd

EdE

EdE

但是一

EdE例题2

qLa,1,2y解：在l处取微元dl，dq d

dEy

dl

dEx 2 dE2

40

1

dExdEy

d l

dlacsc2r2a2

l

csc2d

cosd

dEy

40a4

sin022Ex

dEX

2cos

(sin

sin1140a 40a1Ey

dEy

2sin

(cos

cos2

40a ddEx1

dEy Ol

40a d EE 20aP

1

、2Ex 例题3均匀带电圆环轴线上的电场强度。圆环半径为R，带电为求距环心x处P的点的场强 dR解：在圆环上取dl，建立坐标系Rq

PdExx x d ddE

dqr

2Rr由对称性知，垂直分量之合为零，总场强为xE

cos

qxd

400

2R(R2

x2)3

(R2x2)3 x

时，E

2）密度为σ（σ＞０﹚xp点的Ｅ。drOxPdxdrOxPdxRdE

x2rdr 40(r x) 方向沿x

dE

R R

((r2x2)3

(R2x(R2x2)12x

R时E

2

根据给定的电荷分布，恰当选择电荷元dq应用点电荷场强