物理學(xué)教程-下冊(cè)-馬文蔚課件

教學(xué)基本要求：1.了解電荷、電量、電荷守恒定律及其量子化概念。2.掌握庫(kù)侖定律。3.理解靜電場(chǎng)及其基本性質(zhì)。4.掌握描述靜電場(chǎng)的兩個(gè)基本概念：電場(chǎng)強(qiáng)度及電勢(shì)，并能理解場(chǎng)強(qiáng)和電勢(shì)之間的關(guān)系。5.掌握點(diǎn)電荷電場(chǎng)和電場(chǎng)疊加原理，并能用其計(jì)算任意帶電體的電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)。6.理解電場(chǎng)線和電場(chǎng)強(qiáng)度通量的概念，并能求簡(jiǎn)單情況下的電場(chǎng)強(qiáng)度通量。7.掌握反映電場(chǎng)性質(zhì)的基本定理：高斯定理、靜電場(chǎng)的環(huán)路定理，并能應(yīng)用高斯定理求電荷簡(jiǎn)單對(duì)稱分布情況下的電場(chǎng)強(qiáng)度。教學(xué)基本要求：1.了解電荷、電量、電荷守恒定律及其量子化概念一電荷基本性質(zhì)二電荷守恒定律在孤立系統(tǒng)中,電量的代數(shù)和保持不變.5.電荷的相對(duì)論不變性:在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩慣性系中同一電荷電量相等

9-1電荷的量子化電荷守恒定律電磁學(xué)研究電磁規(guī)律的學(xué)科電磁現(xiàn)象：摩擦生電、大自然的雷電、天然磁石的指向電磁現(xiàn)象的系統(tǒng)研究（十六世紀(jì)）1865年英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋建立了宏觀電磁場(chǎng)理論

1.物質(zhì)結(jié)構(gòu)：物質(zhì)-分子-原子-原子核、電子-夸克、輕子-亞夸克2.物體的帶電.4.電荷量子化：3.電荷分正負(fù)，同性相斥，異性相吸.元電荷一電荷基本性質(zhì)二電荷守恒定律在孤立系統(tǒng)中,電量的代數(shù)一點(diǎn)電荷模型9-2庫(kù)侖定律真空中，兩個(gè)點(diǎn)電荷之間相互作用的規(guī)律二庫(kù)侖定律在真空中，兩個(gè)靜止的點(diǎn)電荷之間的相互作用力，其大小與它們電荷的乘積成正比，與它們之間距離的二次方成反比；作用力的方向沿著兩點(diǎn)電荷的連線，同號(hào)電荷相斥，異號(hào)電荷相吸。一點(diǎn)電荷模型9-2庫(kù)侖定律真空中，兩個(gè)點(diǎn)電荷之間相矢量式同號(hào)異號(hào)或矢量式同號(hào)異號(hào)或（為真空電容率）２.庫(kù)侖力遵守牛頓第三定律，牛頓第二定律（低速）注意：1.，庫(kù)侖定律僅適用于點(diǎn)電荷。３.電場(chǎng)力是有心力，可引入電勢(shì)和電勢(shì)能的概念。（為真空電容率）２.庫(kù)侖力遵守牛頓第三定律，牛頓第二解：

例在氫原子內(nèi),電子和質(zhì)子的間距為求它們之間電相互作用和萬(wàn)有引力,并比較它們的大小.（微觀領(lǐng)域中,萬(wàn)有引力比庫(kù)侖力小得多,可忽略不計(jì).）解：例在氫原子內(nèi),電子和質(zhì)子的間距為一靜電場(chǎng)電荷1電場(chǎng)電荷2實(shí)物物質(zhì)

場(chǎng)1.帶電體之間的相互作用是通過(guò)場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的.9-3電場(chǎng)強(qiáng)度2.場(chǎng)是一種物質(zhì)形態(tài)，它可以脫離源而單獨(dú)存在．不同：（1）實(shí)物物質(zhì)具有確定的存在空間，場(chǎng)是彌散的；（2）實(shí)物物質(zhì)有不可入性，但運(yùn)動(dòng)形態(tài)有可疊加性；場(chǎng)本身和運(yùn)動(dòng)形態(tài)都有可疊加性。相同：都具有能量、動(dòng)量和質(zhì)量。一靜電場(chǎng)電荷1電場(chǎng)電荷2實(shí)物物質(zhì)場(chǎng)1.帶電3．靜電場(chǎng)相對(duì)觀察者靜止的電荷在其周圍空間激發(fā)的電場(chǎng)，稱為靜電場(chǎng)。靜電場(chǎng)的對(duì)外表現(xiàn)：(1)對(duì)引入電場(chǎng)中的帶電體有力的作用。(2)帶電體在電場(chǎng)中移動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力要對(duì)帶電體做功（能量）(3)電場(chǎng)使導(dǎo)體產(chǎn)生靜電感應(yīng)；使電介質(zhì)產(chǎn)生極化現(xiàn)象。二電場(chǎng)強(qiáng)度：場(chǎng)源電荷：試驗(yàn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度的定義：1.試驗(yàn)電荷:電量（）、大小足夠小，故對(duì)原電場(chǎng)幾乎無(wú)影響2.電場(chǎng)強(qiáng)度的引入：3．靜電場(chǎng)相對(duì)觀察者靜止的電荷在其周圍空間激發(fā)的電場(chǎng)，稱單位：

電場(chǎng)中某點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度

等于位于該點(diǎn)處的單位試驗(yàn)電荷所受的力.（與

無(wú)關(guān)）引入電場(chǎng)強(qiáng)度反映電場(chǎng)本身性質(zhì)(定義式)單位：電場(chǎng)中某點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度等于位于該點(diǎn)處的單位三點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度真空中，點(diǎn)電荷激發(fā)的電場(chǎng)具有球?qū)ΨQ性(非均勻場(chǎng))(矢量點(diǎn)函數(shù))三點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度真空中，點(diǎn)電荷激發(fā)的電場(chǎng)具有球?qū)ΨQ性(解

例把一個(gè)點(diǎn)電荷（）放在電場(chǎng)中某點(diǎn)處，該電荷受到的電場(chǎng)力為，求該電荷所在處的電場(chǎng)強(qiáng)度.大小方向解例把一個(gè)點(diǎn)電荷（四電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加原理由力的疊加原理得所受合力

點(diǎn)電荷對(duì)的作用力故處總電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加原理四電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加原理由力的疊加原理得所受合力點(diǎn)電荷

例在直角三角形ABC的A點(diǎn)上有電荷B點(diǎn)上有電荷，求C點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度.解:建立坐標(biāo)系如圖,0.03m0.04m方向:例在直角三角形ABC的A點(diǎn)上有電荷

電荷連續(xù)分布情況電荷體密度點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度微元法電荷連續(xù)分布情況電荷體密度點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度微元法電荷面密度電荷線密度電荷面密度電荷線密度1．靜止孤立點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)2.點(diǎn)電荷系的電場(chǎng)強(qiáng)度3.連續(xù)帶電體的電場(chǎng)強(qiáng)度(微元法)

矢量積分的一般方法1.電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算方法：庫(kù)侖定律+電場(chǎng)強(qiáng)度疊加原理面分布：

線分布：體分布：對(duì)稱性分析建立坐標(biāo)系,矢量分解矢量積分標(biāo)量積分注意:2.求和或積分求出1．靜止孤立點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)2.點(diǎn)電荷系的解:

例1正電荷均勻分布在半徑為的圓環(huán)上.計(jì)算在環(huán)的軸線上任一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度.建立坐標(biāo)系如圖解:例1正電荷均勻分布在半徑為的圓環(huán)上由對(duì)稱性有由對(duì)稱性有討論（1）（點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度）（2）（3）方向沿x軸正向討論（1）（點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度）（2）（3）方向沿x軸正向例2均勻帶電薄圓盤軸線上的電場(chǎng)強(qiáng)度.

有一半徑為,電荷均勻分布的薄圓盤,其電荷面密度為.求通過(guò)盤心且垂直盤面的軸線上任意一點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度.解:建立坐標(biāo)系如圖由例1例2均勻帶電薄圓盤軸線上的電場(chǎng)強(qiáng)度.有一半徑為（點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度）討論無(wú)限大均勻帶電平面的電場(chǎng)強(qiáng)度均勻場(chǎng)方向沿x軸正向（點(diǎn)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度）討論無(wú)限大均勻帶電平面的電場(chǎng)強(qiáng)度均勻場(chǎng)方rPQ

例3若電荷均勻分布在長(zhǎng)為的細(xì)棒上,求:(1)在棒的延長(zhǎng)線上,且離棒的中心為處的電場(chǎng)強(qiáng)度.(2)在棒的垂直平分線上,且離棒的中心為處的電場(chǎng)強(qiáng)度.r解:(1)建立坐標(biāo)系,如圖x注意：各電荷元在P點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向均相同。dxx方向沿x軸負(fù)向rPQ例3若電荷均勻分布在長(zhǎng)為的細(xì)棒上(2)建立坐標(biāo)系,如圖QPrdxx因帶電細(xì)棒相對(duì)于y軸對(duì)稱所以