第一章-静电场的基本规律PPT课件

前言,力学、热学、电磁学、光学、近现代物理中学物理大学物理理论物理数学基础：微积分，重积分，曲面积分教材：电磁学梁灿彬习题：120道作业本：2本，每章交一次评分：期末考试70%，平时30%（含期中）复习：每章小结，考试前不复习,参考书,1.电磁学赵凯华、陈熙谋高等教育出版社19782.电磁学（第二版）贾启民、郑永令等复旦大学出版社20023.FundamentalsofPhysics（sixthedition）DavidHallidayetc.2001,Theimportantthingisnevertostopquestioning.-AlbertEinstein,电磁学,第一章静电场的基本规律第二章有导体时的静电场第三章静电场中的电介质第四章恒定电流和电路第五章恒定电流的磁场第六章电磁感应与暂态过程第七章磁介质第八章交流电路（不讲）第九章时变电磁场和电磁波,第一章静电场的基本规律,1.电荷2.库仑定律3.静电场4.高斯定理5.电场线6.电势,1.电荷,一.电荷的正负性：,正电荷负电荷,二.电荷的守恒性：孤立系统电荷的代数和在任何物理过程中保持不变三.电荷的量子性：最小量e=1.61019库仑（分数电荷，,（同性相斥，异性相吸）,夸克组成质子）四.电荷的传导性：绝缘体，导体，半导体（束缚电子，自由电子）,2.库仑定律,一.库仑定律二.电荷的单位三.矢量式四.迭加原理五.例题,一.库仑定律,点电荷：带电体，体积为零的几何点（理想模型，带电体线度0F12与同向q1与q2异号q1q2a（或L，q，但不变）1=0，2=代入得Ex=0，Ey=/20a(2)Lz（离盘很近或盘很大）,(2)Rz比较，一致(2)真正无限大不存在，但P离平面很近时，可近似(3),若q外=0，E外=0，q内不变,两式均正确，但下式求不出E内,讨论：(1)真正无限长不存在，但P离直线很近时，可近似(2)0时，E与,反向,同向0,q0不闭合（电势高指向电势低）,5.电场线,电场线密度,电场线条数电通量通过面元S的电场线条数NN=K(SE)=KSEcos=KSE(S=Scos与E垂直)E=ES=N（取K=1）电场线密度电场强度N/S=KE=E（取K=1）,6.电势,一.静电场的环路定理点电荷的电场力做的功任何静电场力做的功静电场的环路积分必为零二.电势和电势差电势（电位）,电势差（电压）点电荷的电势三.电势的计算（两种方法），例四.等势面五.电势与场强的微分关系,点电荷Q的电场中，电荷q运动元位移dl过程中电场力的元功,点电荷的电场力做的功,注意：功只与始末位置r1，r2有关，而与路径无关,任何静电场力做的功,迭加原理（比如：点电荷组的电场）,注意：功只与始末位置P1，P2有关，而与路径L无关有位性（有势性），静电场是位场（势场）,静电场的环路积分必为零,单位正电荷，q=1，F=qE=E,L1,L2,电势（电位）,功只与始末两点位置有关，选其中一点为参考点P0则把单位正电荷从场中任意点P移到P0，电场的功就只与P有关P点的电势：单位正电荷从P移到P0电场力所做的功（单位：伏特）,A、B两点电势之差,电势差（电压）,q从A到B电场力所做的功,单位：伏特电势：（一点）点函数，与参考点有关电压：（两点之差）非点函数，与参考点无关,取无穷远为参考点,点电荷的电势,电荷分布有限：取无穷远为参考点电荷分布无限：不可取无穷远为参考点,电势的计算（两种方法）,用点电荷公式（迭加原理）计算注意：参考点在无穷远，当电荷分布无限时不能用点电荷组,连续分布电荷,用场强积分公式（定义）计算,注意：E必须已知,例题（p.32/例1）（方法一）,均匀带电圆盘，半径R，面密度，求轴线上电势。,解：（方法一）取无穷远为参考点dq=dS=rdrd,例题（p.32/例1）（方法二）,均匀带电圆盘，半径R，面密度，求轴线上电势。,解：（方法二）p.12/例2已得（盘右侧z0）,例题（p.32/例2）,半径为R球面，均匀带电q，求电势。,解：由高斯定理得,讨论,(1)两种方法均可，但方法一很繁，故用方法二,(2)U内=常数，表示球内各点电势相等,(3)球面带电E突变，不连续U连续，但不光滑,例题（交大p.45/例10-12）,无限长直线，均匀带电，线密度，求电势。,l,解：由高斯定理得E=/20r,若取r0=，则U=，发散（无穷远处有电荷）若取r0=1，则,无限大均匀带电平面也一样（参考点不能取）,四.等势面,电势相等的点的轨迹（组成的曲面）等势面（见p.34/图1-36）点电荷：同心球面长直