J物理学与人类文明J范例.ppt

DUT 余 虹 矢量运算简介 矢量的表达形式 矢量表达形式中的要素 矢量的坐标分解 矢量的加法交换率 矢量的平行四边形运算证明 矢量加法运算的三角形表达 矢量的坐标分解运算 矢量加法的坐标分解运算 探索电现象-生活中的电现象 １　自然界中的闪电 ２　宇宙中大规模的电荷迁移 ３　身体上的静电 ４　摩擦起电 ５　神经活动－电现象 ６　电流传导 历史电现象-发展中的认识 西汉《论衡》中也有“顿牟掇芥”-摩擦起电 王充在《论衡·雷虚篇》中写道：“云雨至则雷电击”，明确地提出云与雷电之间的关系。 早在3000多年前的殷商时期，甲骨文中就有了“雷”及“电”的形声字。西周初期，在青铜器上就已经出现加雨字偏旁的“電”字。 从天上取电-本杰明.富兰克林 1752年7月的一天，雷电交加，富兰克林带着儿子，拿着风筝到野地，靠一要金属根把闪电引到铜钥匙上，他冒着生命危险把手指接近铜钥匙，二者之间立刻闪出了火花，他高兴地大喊起来：“我受到电击了！我终于证明了：闪电就是电！”之后，他又发明了避雷针 探索电现象－原子结构和静电 １　原子是由原子核－电子构成 ２　不同种类原子作用力不同 问:是否所有的不同种类的原子之间半径相同 问:是否各种原子的核外电子数相同 问:是否各种原子核都有同样的质子数和中子数 静电的危害和应用 避免雷击 击穿电子元件 碰门把手受到惊吓 引起火灾 静电复印机 静电植绒 静电除尘 静电现象的理论研究 １　单位正电荷 ２　静电力－库仑力 ３　势能参考－无穷远处势能为零 考虑 描述电流最少需要那些因素 I 毕奥-萨伐尔定律 真空磁导率 叠加原理 I P P点的磁感应强度=？ （1）一小段电流元的磁感应强度 （2）整根电流产生的磁感应强度 （3）多根电流产生的磁感应强度 * 作者 余 虹 矢量——有大小又有方向的量。 A 1.矢量加（减）法 2.矢量的正交分解 x y 0 1 2 3 4 321 E mg 3.矢量的标积（点积） 4.矢量的矢积（叉积） 方向 大小 宏观带电体电量 是e 的整数倍。 夸克 —— 1. 电荷的量子性 电子电量 一、 电荷与 电现象 3.1 电与磁 3.1.1 “统治”现代世界的电 质子电量 同号电荷相排斥；异号电荷相吸引。 电场 通过场相互作用 2. 电荷守恒定律 ——电绝缘系统中，电荷 的代数和保持常量。 电子对湮灭 电子对产生 3. 电荷相对论不变性 电荷为Q 电荷为Q ? ? ? ? ? ? ? ? 电荷1 受电荷2 的力 有理化 真空中的介电常数 两个点电荷之间的作用力，不会因为第三个电荷的存在而改变 叠加原理 二、电场强度 库仑定律 1.电相互作用 Q0 ? 线度足够地小——场点确定。 1. 要求试验电荷 大小：单位电荷受力 方向：正电荷受力 单位：N/C或V /m 空间一点的电场强度＝单位正电荷所受的力。 定义 2. Q0只是使场显露出来，即使无Q0 电场也存在。 + 电量充分地小——不至于使源电荷重新分布。 说明 实验电荷 2.电场强度 氢原子原子中库仑力和万有引力的比较 3. 点电荷的电场特点 ? ? 电力线：起于正电荷至于负电荷 ? ? 说 明 2.在电场中释放电荷，正电荷沿着电力线运动，负正电荷逆着电力线运动。 点电荷场的电力线—射线 1.电力线切线方向是场强的方向，疏密程度表征场强的大小。任何两条电场线不会在无电荷处相交。 电场线的分布 点电荷 试验电荷 方向 试验电荷受力 场强叠加原理 由定义 4.电场叠加原理 例题 已知电荷Q1＝2C，位置（0，0，0）；Q2＝3C，位置（0，-2，0）；求电场强度:（1）Pa点（0，1，0）（2）Pb点（0，0，2） Pb Q2 Q1 ⊕ ⊕ x y z Pa Pa: Pb: 例题 求：电偶极子中垂面上任意点的场强。 解 定义：偶极矩 r l r+= r- ? r ? ⊕ 例题 求：电荷线密度 为?的无限长均匀带电细棒，离棒垂直距离为a处电场强度。 由对称性知道电场强度只能沿垂直棒的方向。 已知：总电量Q ；半径R 。 求： 均匀带电圆环轴线上的场强。 x （2）R x （1） 讨论： R 例题 x 已知：总电量Q ；半径R 。 求： 均匀带电圆盘轴线上的场强。 当R x 无 限 大 带电平面场强 例题 2．带正电荷的质点，在电场力作用下运动轨迹如图所示，已知速率是递增，定性画出场强方向 例题 1.电量Q 相同， M、N处的粒子哪个受力大？ M ? ? N Q 二、电