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第五章 静电场 电磁能的特点和优势： 电容器最基本的工作原理是充放电，电容器充电后两极板间的电荷作用力大小和方向？它们之间的作用力怎么实现？ * * * * * * * 5-1 电荷的量子化 电荷守恒定律 * 闪电 避雷针 引 言 电磁现象是自然界中极为普遍的自然现象。 公元前600年 古希腊哲学家泰利斯就知道一块琥珀用木头摩擦之后 会吸引草屑等轻小物体 春秋战国时期 《韩非子》和《吕氏春秋》都有天然磁石（Fe3O4） 的记载 1785年 库仑定律提出，电磁学进入科学行列 1820年 奥斯特发现电流的磁效应（电产生磁） 1831年 法拉第发现电磁感应现象 （磁产生电） 1865年 麦克斯韦建立了以麦克斯韦方程组为基础的完整 的电磁场理论 1887年 赫兹利用振荡器在室验上证实了电磁波的存在 1905年 爱因斯坦创立了相对论，解决了经典力学时空观与电磁 现象新的实验事实的矛盾 电磁场是一个统一的整体 ,电磁学的研究在现代物理学中也具有相当重要的地位 。 奥斯特 赫兹 麦克斯韦 法拉第 洛仑兹 富兰克林 欧姆 爱迪生 库仑 安培 1.静电场力的性质：库仑定 律、电场强度、电场散度 2.静电场能的性质：静电场 作功、电势能、电场能量 电磁学 静电学 静磁学 电磁学 真空、金属 中静电荷与 静电场 介质中的 静电荷与 静电场 稳恒电势差 与稳恒电场 静电荷产 生的静电场 磁场对电荷与 电流的作用 磁现象的 电本质 磁场的性质 散度与旋度 磁产生电 电产生磁 电磁场的 散度与旋度 麦克斯韦方程组 内容结构 电磁学和力学的主要区别 力 学 电 磁 学 研究对象 实物 场 已知某些量的分布 状态参量 问题特点 已知某些量 数学工具 微积分应用少 微积分应用多 求其他量 求其他量的分布 矢量分析少 矢量分析多 一　电磁学的研究对象 电磁学研究物质间电磁相互作用及其运动规律的科学 二　电磁场的研究方法 1.“实物物质” 的研究方法 实物：由原子、分子等微观粒子构成的物质形态 场物质：通常将弥漫于空间、不是由原子、分子等微观粒子构 成的物质形态，称为“场” 　从物理角度，场是一种弥漫于空间的物质形态，它是相对于 　“实物”的物质形态而言的 　从数学角度上，场是某一物理量的某种时空分布 “实物”的研究方法 　研究实物物质间相互作用的力的性质 　研究实物物质间相互作用的能的性质 2.“场物质” 的研究方法 (1). 力的本质 作用力的本质：力的相互作用是由力的传播子来实现的 (2).研究场的基本方法 标量场：场量只与空间和时间参量有关，与方向无关 矢量场：场量不仅与空间和时间参量有关，而且与方向有关 爱因斯坦说过：“我们有两种存在，实物和场，场是物理学中出现的新概念，是自牛顿时代以来最重要的发现。用来描述物理现象最重要的不是带电体，也不是粒子，而是在带电体之间空间的场，这需要用很大的科学想象力才能理解”。 标量场，如温度场、密度场。 矢量场，如速度场，更重要的如引力场、电磁场、核力场等等。 基本属性： 不是由分子、原子等实物粒子组成； 具有迭代性、波动性、弥漫性和物质性； 一、 电荷及其性质 正负性: 等量的正、负电荷相遇后，对外不再呈现电性，这种现象称为电中和 两种电荷：正电荷和负电荷 同性相斥，异性相吸. 基本电荷 电子是自然界中具有最小电荷的粒子 电荷量只能取分立的、不连续量值的性质，称为电荷的量子化。 Q =Ne N= ± 1、2、3… 夸克带分数电荷 2. 量子性 在孤立系统中,电荷的代数和保持不变.称为电荷守恒定律 2）电荷可以成对产生或湮灭，但代数和不变 1）自然界的基本守恒定律之一 ? ? -e +e ? ? ? ? -e +e ? ? 3. 守恒性 4. 相对论不变性 一个电荷的电量与它的运动状态无关，运动粒子的电量不随速度的变化而变化。在不同的参考系观察，同一带电粒子的电量保持不变． 电磁能转换相对容易 电磁能便于远距离传输 电磁能传输速度快 电磁测量灵敏度高，可靠性好 * * *