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第一章 静电场 青岛大学 物理学 《新概念物理学》 电磁学 静电、静磁现象 电生磁(1820年,奥斯特）磁生电（1831年,法拉第） 麦克斯韦建立电磁场理论，预言了电磁波的存在，将电、磁、光三者统一起来。 电路：电磁场理论在电路问题上的具体应用。 从静电现象到电磁波 商周时期甲骨文出现“雷”、“电”，公元前6、7世纪发现磁石吸铁、摩擦生电，东汉王充《论衡》记载司南，北宋沈括《梦溪笔谈》指出磁偏角。 静电场：相对于观察者静止的电荷激发的电场 两个物理量： 电场强度、电势； 一个实验定律：库仑定律； 两个定理： 高斯定理、环路定理 第一章? 静电场 主要内容 §1-1 电荷　库仑定律 3、电荷守恒定律： 孤立系统中，正负电荷的代数和保持不变。 一、电荷的基本性质 1、有正、负电荷之分； 2、同性相斥、异性相吸； 4、电荷量子化： 电子电量 1964年，美国科学家盖尔曼提出“夸克模型”，认为更基本的粒子是夸克，具有分数电荷（1/3或2/3电子电量）。但实验上尚未直接证明. 库仑 (Charlse-Augustin de Coulomb 1736 --1806)法国工程师、物理学家。 　当时，法国科学院悬赏征求改良航海指南针的磁针。库仑认为，磁针支架的轴会带来摩擦，提出用头发丝或丝线悬挂磁针。研究发现扭转丝线的扭力和针转过的角度成比例，从而可利用这种装置测出静电力和磁力，这导致他发明扭秤。 二、库仑定律 §1-1 电荷　库仑定律 §1-1 电荷　库仑定律 二、库仑定律 —由电荷q1指向电荷q2的单位矢量. —电荷q1作用于电荷q2的力. —真空介电常数. 1、点电荷: 带电体形状、大小与其距离相比可以忽略. 2、库仑定律 §1-1 电荷　库仑定律 静电力叠加原理 qn qi q3 q2 q1 q0 若为连续带电体： q0 为线密度； 为面密度； 为体密度。 线分布 体分布 面分布 体元电荷 线元电荷 面元电荷 刚体转动惯量： §1-1 电荷　库仑定律 §1-1 电荷　库仑定律 静电力： 万有引力： 例：氢原子中，电子与质子的距离R＝5.3?10-11m，求静电力及万有引力，并比较它们的大小。 　电子、质子的直径为10-15m ，可看作点电荷。 微观领域中,万有引力比静电力小得多,可忽略. 解： §1-2 电场　电场强度 电场强度: 场源 电荷 试探 电荷 电荷 电荷 电场 （试探电荷为点电荷、电量足够小,对原电场几乎无影响） 电场中某点处的电场强度 等于位于该点处的单位试探电荷所受的力，其方向为正电荷受力方向. §1-2 电场　电场强度 一、点电荷的电场强度 研究q激发的电场，q0为试探电荷. §1-2 电场　电场强度 二、场强叠加原理 由静电力叠加原理 若为连续带电体： P qn qi q3 q2 q1 P §1-2 电场　电场强度 解：设+q和-q 的场强 分别为 和 例1． 已知：q、-q， rl，电偶极矩 求：延长线上P点的场强。 解： §1-2 电场　电场强度 因为rl 课本P14－1.7 §1-2 电场　电场强度 例2 求均匀带电直线外O点的电场. 已知： q 、 a 、?1、?2、?。 解： 1. 选电荷元 3. 建坐标系，并投影 2.写出 ， 方向如图 §1-2 电场　电场强度 §1-2 电场　电场强度 讨论 当直线趋于无限长 当 电场垂直指向直线外； 当 电场垂直指向直线里。 §1-2 电场　电场强度 例3 求均匀带电圆环轴线上任一点 P处的电场。 已知： q 、a 、 x。 由对称性， x p a r 解： §1-2 电场　电场强度 讨论： 当 （1）当 （2）若 此时可以把带电圆环看作一个点电荷，这反映了点电荷概念的相对性。 沿x轴正向; 沿x轴负向. x p a r §1-2 电场　电场强度 例4 求均匀带电圆盘轴线上任一点P处的电场。 已知：q、σ 、R、 x 细圆环所带电量： 解： R r P x 第一章 静电场 青岛大学 物理学