电磁学第二章例题.docVIP

PAGE  PAGE 12 四川师范大学教案电磁学 物理与电子工程学院 课程名称电磁学授课专业物理学班级08级课程编号07060420211、2班课程类型必修课校级公共课（）；基础或专业基础课（√）；专业课（）选修课限选课（）；任选课（）授课方式课堂讲授（√）；实践课（）考核方式考试（√）；考查（）课程教学学时80学时学分5学分教材及主要参考书作者教材： 《电磁学》（第二版），高等教育出版社，2004年 参考书： 1．《电磁学》（上、下册），人民教育出版社，1978。 2．《新概念物理教程·电磁学》，高等教育出版社，1998。 3．《物理学》（电磁学），上海科学技术出版社，1979。 4．《物理学》（第二卷第一分册），科学出版社，1979。梁灿彬、秦光戎、梁竹健原著，梁灿彬修订 赵凯华、陈熙谋 赵凯华等 复旦大学、上海师范大学物理系编 哈里德·瑞斯尼克著，李仲卿译学时分配 第一章 静电场的基本规律（14+2学时） 第二章 有导体时的静电场（8+1学时） 第三章 静电场中的电介质（8+1学时） 第四章 恒定电流和电路（5+1学时） 第五章 恒定电流的磁场（11+1学时） 第六章 电磁感应与暂态过程（15+1学时） 第七章 磁介质（7+1学时） 第九章 时变电磁场和电磁波（4学时）物理与电子工程学院 章节名称第二章 有导体时的静电场教学目的及要求 使学生掌握静电平衡时导体的性质，了解封闭金属导体壳内外空间电场的分布，并通过对1、2节的学习，加深对高斯定理和环路定理的理解，并能解释静电感应、静电屏蔽现象；理解电容的物理意义，并能进行电容的计算；了解带电体系静电能的概念，能对电容器的静电能进行计算。教学重点与难点及处理方法 重点：静电平衡时导体的性质，电容的物理意义及电容的计算，静电能的概念及电容器静电能的计算 难点：导体静电平衡问题的讨论方法，导体静电平衡时的性质的应用，对带电体系静电能概念的理解 处理方法：课堂讲授、课后讨论、课后做习题等方式相结合 讨论、练习、作业习题： 2.1.1； 2.1.4 2.2.1；2.2.2 2.3.2；2.3.5；2.3.7 2.5.1教学内容第一节 静电场中的导体：静电感应现象，静电平衡状态及静电平衡时导体的性质，带电导体所受的静电力，孤立导体的形状对电荷分布的影响，导体静电平衡问题的讨论方法 第二节 封闭金属壳内外的静电场： 壳内外空间静电场的分布，静电屏蔽现象 第三节 电容器及其电容： 孤立导体的电容，电容器及其电容，电容器的连接，电容的计算 第四节 静电演示仪器： 感应起电机，静电计（自学） 第五节 带电体系的静电能： 带电体系静电能的概念，电容器的静电能及计算注：教案按授课章数填写，每一章均应填写一份。重复班授课可不另填写教案。教学内容须另 加附页。 （3）在导体外，紧靠导体表面的点的场强方向与导体表面垂直，场强大小与导体表面对应点的电荷面密度成正比。 A、场强方向（表面附近的点） 由电场线与等势面垂直出发，可知导体表面附近的场强与表面垂直。而场强大小与面密度的关系，由高斯定理推出。 B、场强大小 P 导体表面 如图，在导体表面外紧靠导体表面取一点P，过P点作导体表面的外法线方向单位矢，则P点场强可表示为（为在方向的投影，可正可负）。过P点取一小圆形面元，以为底作一圆柱形高斯面，圆柱面的另一底在导体内部。由高斯定理有： (导体的电荷只能分布在导体表面，若面密度为，则面内电荷为) ∴ 可见：导体表面附近的场强与表面上对应点的电荷面密度成正比，且无论场和电荷分布怎样变化，这个关系始终成立。 C、中的是场中全部电荷贡献的合场强，并非只是高斯面内电荷的贡献。这一点是由高斯定理得来的。P45-46 D、一般不谈导体表面上的点的场强。 导体内部，表面外附近；没提表面上的。 在电磁学中的点、面均为一种物理模型，有了面模型这一概念，场强在带电面上就有突变（P23小字），如果不用面模型，突变就会消失。但不用面模型，讨论问题太复杂了，所以我们只谈“表面附近”而不谈表面上。 补充例：习题2.1.1(不讲) 解：利用上面的结果，球面上某面元所受的力：，利用对称性知，带有同号电荷的球面所受的力是沿x轴方向： 右半球所受的力： = 补充例：P53 例1的前半部分。 证明：对于两个无限大带电平板导体来说：（1）相向的两面上，电荷面密度总是大小相等符号相反；（2）相背的两面上，电荷面密度总是大小相等符号相同。 证明：（1）由前面静电场中导体的性质知：电荷分布于表 面，，导体表面为等势面，导体表面外一点。 平板导体所带电荷