理学类新概念物理学电磁学省公开课一等奖全国示范课微课金奖

教材：《新概念物理学》电磁学赵凯华、陈熙谋第1页主要参考书《电磁学》上下册，赵凯华陈熙谋，高等教育出版社，1985年6月第二版

《电磁学》第二版贾起民郑永令陈暨耀编高等教育出版社

《电磁学》梁灿彬秦光戒梁竹健编人民教育出版社1981年

《电磁学及其应用》第5版，KrausFleisch清华大学出版社，

《ElectricityandMagnetism》ThirdEditionB.l.BleaneyandB.BleaneyOxfordUnivesityPress1975

电磁学网址：http://K/dcx第2页

电磁相互作用是物质世界中最普遍相互作用之一。这种相互作用既存在于宏观物体之间，也存在于分子和原子内。因为电磁现象是自然界存在着一个极为普遍现象，电磁力又是比万有引力强1039倍长程力，所以研究物质间电磁相互作用、电磁场产生、改变和运动规律电磁学已成为物理学一门十分主要分支学科。第3页

在大学本科阶段电磁学课程是物理专业和其它电类专业一门十分主要基础理论课程。电磁学知识和应用范围非常广泛，人们对物质结构认识，对物质弹性、导热性、导电性，以及摩擦生热、光本质等等研究，都是以电磁相互作用为基础。生产、生活、工程技术方面，因为电能轻易取得又易于转换和使用，便于传输又有极高效率，所以被广泛应用在动力、通讯、测量以及电工学、电化学、无线电学、自动控制学、遥感遥测学、电视学等理工科各个领域。它包括较多后续课程。如电工学、电动力学、电子技术和光学等。

认真学好电磁学！第4页电磁学是普通物理系列中最主要基础课之一，是电工学、电子学、等离子体物理、磁流体力学、光电磁理论等基础，是经典物理主要组成部分，也是近代物理和许多技术学科不可缺乏基础。课程介绍电磁学课程包含静电场、恒磁场、电磁感应、电磁介质、电路、麦克斯韦电磁场理论、电磁波等内容。第5页电磁场对物质各种效应。

(1)电磁学研究对象：(2)发展简史

电磁现象基本概念和基本规律电荷、电流产生电场、磁场规律电场和磁场相互联络电磁场对电荷、电流作用第6页第一章

静电场第7页§1静电基本现象与基本规律一、两种电荷

物体有吸引轻小物体性质，就说它带了电，或有了电荷。带电物体叫带电体。使物体带电叫起电。用摩擦方法使物体带电叫做摩擦起电。自然界只存在两种电荷：正电荷和负电荷，且同种电荷相排斥异种电荷相吸引。另一个主要起电方法是静电感应。第8页摩擦起电和静电感应试验表明，起电过程是电荷从一个物体（或物体一部分）转移到另一物体（或同一物体另一部分）过程。总结出以下定律：电荷既不能被创造，也不能被毁灭，它们只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体一部分转移到另一部分，也就是说，在任何物理过程中，电荷代数和是守恒。这个定律叫电荷守恒定律。第9页电荷既不能被创造，也不能被毁灭，它们只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体一部分转移到另一部分，也就是说，在任何物理过程中，电荷代数和是守恒。2）适合用于全部惯性系。电荷是一个相对论性不变量，即在不一样惯性系由观察者对电荷进行测量所得到量值相同。二、电荷守恒定律(Chargeconservation)：说明：1）是一切宏观过程和一切微观过程都必须遵照基本规律。第10页三、导体、绝缘体和半导体1、导体：电荷能从产生地方快速转移或传导到其它部分那种物体。金属，石墨，电解液（酸，碱，盐类水溶液），人体，地，电离气体等都是导体；2、绝缘体：电荷几乎只能停留在产生地方那种物体。玻璃，橡胶，丝绸，琥珀，松香，硫磺，瓷器，油类，未电离气体等都是绝缘体。3、半导体：导电能力介于导体与绝缘体之间，且对温度、光照、杂质、压力、电磁场等外加条件极为敏感。第11页四、

物质电结构物质是由分子，原子组成，而原子又由带正电原子核和带负电电子组成。原子核中有质子和中子，中子不带电，质子带正电。一个质子所带电荷和一个电子所带电量数值相等。假如用e代表一个质子电量，则一个电子电量就是-e。它近似值为

e=1.602

10-19库仑

第12页（二）库仑定律在真空中，两个静止点电荷q1和q2之间相互作用力大小和q1与q2乘积成正比，和它们之间距离r平方成反比；作用力方向沿着他们联线，同号电荷相斥，异号电荷相吸。怎样建立？？第13页（一）库仑定律建立Franklin首先发觉金属小杯内软木小球完全不受杯上电荷影响;在Franklin提议下，Priestel做了试验——提出问题第14页猜测答案现象与万有引力有相同规律由牛顿力学可知：球壳对放置在壳外物体有引力，而放置在球壳内任何位置物体受力为零。类比：电力与距离平方成反比第15页设计试验1769年Robison首先用直接测量方法确定电力定律，得到两个同号电荷斥力

两个异号电荷引力比平方反比方次要小些。（研究结果直到1801年发表才为世人所知）第16页Cavendish试验1772年Cavendish遵照Priestel思想设计了试验验证电力平方反比律，假如试验测定带电空腔导体内表面确实没有电荷，就能够确定电力定律是遵从平方反比律即他测出小于

0.02（未发表，1以后Maxwell整理他大量手稿，才将此结果公诸于世。

第17页1785年Coulomb测出结果精度与十三年前Cavendish试验精度相当库仑是扭称教授;电斥力——扭称试验，数据只有几个，且不准确（因为漏电）——不是大量准确试验；与万有引力类比得第18页（二）库仑定律表述在真空中，两个静止点电荷q1和q2之间相互作用力大小和q1与q2乘积成正比，和它们之间距离r平方成反比；作用力方向沿着他们联线，同号电荷相斥，异号电荷相吸。第19页k是引进单位制后引入常数。讨论天才类比是否能经受得住时间考验？第20页上述公式并非都是大量试验结果，是在事实基础上理性思维结果。如力方向：分析点电荷受力：只能沿联线，不然空间旋转180°就不对称了注意第21页（三）成立条件、适用范围、精度

条件：静止真空点电荷第22页点电荷：静止：点电荷相对静止，且相对于观察者也静止。理想模型（已学过）质点刚体准静态过程（热学）点电荷：忽略了带电体形状、大小以及电荷分布情况电荷。第23页真空条件作用：为了除去其它电荷影响，使两个点电荷只受对方作用。假如真空条件破坏会怎样？——不但只有两个电荷；总作用力比真空时复杂些，但因为力独立作用原理，两个点电荷之间力仍遵照库仑定律所以能够推广到介质、导体

第24页适用范围和精度原子核尺度——地球物理尺度天体物理、空间物理精度：Coulomb时代1971年第25页3、补充电力叠加原理，利用库仑定律标准上可处理静电学中全部问题。1、库仑定律只讨论两个静止（相对观察者和试验室参考系）点电荷间作用力。2、库仑定律指出，两静止电荷间作用力是有心力，它大小与两电荷间距离服从平方反比律。（四）说明：第26页4、理论地位和当代含义库仑定律是静电学基础，说明了

带电体相互作用问题

原子结构，分子结构，固体、液体结构化学作用微观本质,都与电磁力相关，其中主要部分是库仑力第27页5、电量单位－MKSA制1库仑：当导线中经过1安培稳恒电流时，一秒钟内经过导线某一给定截面电量为1C=1A·s若F=1N,q1=q2=1C,r=1m则

k=8.9880×109N·m2/C2≈9.00×109N·m2/C2

第28页（五）物