电磁学经典知识.doc

三、电磁学 ? 【电磁学】电学与磁学的统称，是物理学中的一个重要部门。研究电磁现象的规律和应用的科学。研究对象包括静电现象、磁现象、电流现象、电磁感应、电磁辐射和电磁场等。磁现象和电现象本质上是紧密联系在一起的，变化的磁场能够激发电场，变化的电场也能够激发磁场。它是电工学和无线电电子学的基础。 【电】人类在很早以前就知道琥珀摩擦后，具有吸引稻草片或羽毛屑等轻小物体的特性。物体具有吸引其它物体的这种性质叫做“物体带电”或称“物体有了电荷”，并认识到电有正负两种；同性相斥，异性相吸。当时并不知道电是实物的一种属性，认为电是附着在物体上的，因而把它称为电荷，并把具有这种斥力或引力的物体称为带电体。习惯上经常也把带电体本身简称为电荷。近代科学证明；构成实物的许多基本粒子都是带电的，如质子带正电，电子带负电，质子和电子具有的绝对电量是相等的，是电量的最小单位。一切物质都是由大量原子构成，原子又是由带正电的原子核和带负电的电于组成。通常，同一个原子中的正负电量相等，因此在正常情况下表现为中性的或不带电的。若由于某些原因（如摩擦、受热或化学变化等）而失去一部分电子，就带正电，若得到额外的电子时，就带负电。用丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒就失去电子而带正电，丝绸得到电子而带负电。 【摩擦起电】两种不同物体相互摩擦后，分别带有正电和负电的现象。其原因是，当物体相互摩擦时电子由一个物体转移到另一个物体上，因此原来两个不带电的物体因摩擦而带电，它们所带的电量数值上相等，电性上相异。 【静电感应】在带电体附近的导体，受带电体的影响在其表面的不同部分出现正负电荷的现象叫作“静电感应”。因为，在带电体电场作用下，导体中的自由电子进行重新分布，造成导体内的电场随之而变化，直到抵消了带电体电场的影响，使它的强度减小到零为止。结果靠近带电体的一端出现与带电体异号的电荷，另一端出现与带电体同号的电荷。如果导体原来不带电，则两端带电数量相等；如果导体原来带电，则两端电量的代数和应与导体原带电量相等。在带电体附近的导体因静电感应而表面出现电荷的现象称为“感生电荷”。 【电荷守恒定律】在任何物理过程中，各个物体的电荷可以改变，但参于这一物理过程的所有物体电荷的代数和是守恒的，也就是说：电荷既不能创造，也不能被消灭，它们只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分。例如中性物体互相摩擦而带电时，两物体带电量的代数和仍然是零。这就是电荷守恒定律。 【库仑定律】表述两个静止点电荷间相互作用力的定律。是法国物理学家库仑于1785年发现的。概述为：在真空中两个静止点电荷之间的相互作用力F的大小和它们的电量Q1和Q2和乘积成正比，和它们之间的距离r的平方成反比；作用力的方向沿着它们的连线，同号电荷相斥， 静电单位制中为1，式中F的单位是达因，Q的单位是静电单位制的电 式中F的单位是牛顿，Q的单位是库仑，r的单位是米，这时比例系数K等于9×109牛顿·米2/库仑2。为了简化电学中许多常用公式，往往将 【库仑】（Charles－Augustin de Coulomb，1736～1806）法国工程师、物理学家。1736年6月14日生于法国昂古莱姆。他曾在美西也尔工程学校读书，这是一座新型的讲授理论和应用知识的学校。离开学校后，进入皇家军事工程队当工程师。他在西印狄兹工作了9年，因病而回到法国。法国大革命时期，库仑辞去一切职务，到布卢瓦致力于科学研究。法皇执政统治时期，他回到巴黎，成为新建研究院成员。库仑在1773年发表有关材料强度的论文，他提出使各种物体经受应力和应变直到它们的折断点，然后根据这些资料就能计算出物体上应力和应变的分布情况。这种方法沿用至今，是结构工程的理论基础。1777年库仑开始研究静电和磁力问题。当时法国科学院悬赏，征求改良航海指南针中的磁针问题。库仑认为磁针支架在轴上，必然会带来摩擦，要改良磁针的工作，必须从这一根本问题入手，他提出用细头发丝或丝线悬挂磁针。他又发现线扭转时的扭力和磁针转过的角度成比例关系，从而可利用这种装置算出静电力或磁力的大小。这导致他发明定量扭秤。扭秤能以极高的精度测出非常小的力。1779年库仑分析摩擦力，并提出有关润滑剂的科学理论。他还设计出水下作业法，类似于现代的沉箱。1785～1789年，库仑用扭秤测量静电力和磁力，导出了有名的库仑定律。1806年8月23日库仑在巴黎逝世。电荷的单位库仑，就是以他的姓氏命名的。 【点电荷】点电荷并不是指带电体非常小的电荷实体，而是在所讨论的问题中可以不考虑其大小和分布状况的带电体。例如，当带电体的线度在所讨论的问题中远小于其他距离和长度时。这时的电荷分布也可看作为点电荷。点电荷只是一个为讨论问题方便而引入的理想概念，这一点与研究力学时引入质点的概念相似。 【电介质】不导电的物质称为“电介质”