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1、第2部分 电磁场和电磁波,力的近距作用观点,力是物体间的相互作用，互不接触的两个物体间的作用力必须通过中间介质来传递，同时也需要传递时间。,1905年爱因斯坦建立狭义相对论,1865年麦克斯韦提出电磁场理论,1820年,奥斯特发现电流对磁针的作用,公元前600年,1831年,法拉第发现电磁感应,古希腊泰勒斯第一次记载电现象,第3篇 电磁场,第8章 静电场,静电场-相对于观察者静止的电荷产生的电场 两个物理量：场强、电势 一个实验规律：库仑定律 两个定理：高斯定理、环流定理,电荷守恒定律：在一个孤立系统内发生的过程中，正负电荷的代数和保持不变。,电荷的量子化效应：Q=Ne,一.实验定律,8-1
2、电场强度,库仑定律,真空介电常数。,单位矢量，由施力物体指向受力物体。,电荷q1作用于电荷q2的力。,真空中两个静止的点电荷之间的作用力（静电力），与它们所带电量的乘积成正比，与它们之间的距离的平方成反比，作用力沿着这两个点电荷的连线。,讨论,库仑定律包含同性相斥，异性相吸这一结果。,(a)q1和q2同性，则q1 q20,和 同向，方程说明1排斥2,(b)q1和q2异性，则q1 q20,和 反向，方程说明1吸引2,数学表达式,离散状态,连续分布,静电力的叠加原理 作用于某电荷上的总静电力等于其他点电荷单独存在时作用于该电荷的静电力的矢量和。,所以库仑力与万有引力数值之比为,电子与质子之间静电力
3、（库仑力）为吸引力,电子与质子之间的万有引力为,例：在氢原子中，电子与质子的距离为5.310-11米，试求静电力及万有引力，并比较这两个力的数量关系。,忽略！,解：由于电子与质子之间距离约为它们自身直径的105倍，因而可将电子、质子看成点电荷。,二、电场强度,电场,叠加性,研究方法：,能法引入电势 u,力法引入场强,对外表现：,a.对电荷施加作用力b.电场力对电荷作功,电场强度,1.由 是否能说，与 成正比，与 成反比？,讨论,2.一总电量为Q0的金属球，在它附近P点产生的场强为。将一点电荷q0引入P点，测得q实际受力 与 q之比为，是大于、小于、还是等于P点的,场强叠加原理,点电荷系,连续带
4、电体,1.点电荷的电场,电场强度的计算,2.点电荷系的电场,设真空中有n个点电荷q1,q2,qn，则P点场强,场强在坐标轴上的投影,例1电偶极子,如图已知：q、-q、rl，电偶极矩,求：A点及B点的场强,解：A点 设+q和-q 的场强 分别为 和,对B点：,结论,3.连续带电体的电场,电荷元随不同的电荷分布应表达为,体电荷,面电荷,线电荷,例2 求一均匀带电直线在O点的电场。已知：q、a、1、2、。,解题步骤,1.选电荷元,5.选择积分变量,4.建立坐标，将 投影到坐标轴上,2.确定 的方向,3.确定 的大小,选作为积分变量,当直线长度,无限长均匀带电直线的场强,讨论,课堂练习求均匀带电细杆延
5、长线上一点的场强。已知 q,L,a,例3 求一均匀带电圆环轴线上任一点 x处的电场。已知：q、a、x。,当dq位置发生变化时，它所激发的电场矢量构成了一个圆锥面。,由对称性,讨论,（2）当x=0,即在圆环中心处，,（3）当 时，,这时可以把带电圆环看作一个点电荷这正反映了点电荷概念的相对性,1.求均匀带电半圆环圆心处的，已知 R、,电荷元dq产生的场,根据对称性,课堂练习,取电荷元dq则,由对称性,方向：沿Y轴负向,2.求均匀带电一细圆弧圆心处的场强，已知,R,例4 求均匀带电圆盘轴线上任一点的电场。已知：q、R、x 求：Ep,解：细圆环所带电量为,由上题结论知：,讨论,1.当Rx,（无限大均匀带电平面的场强）,2.当Rx,例5 两块无限大均匀带电平面，已知电荷面密度为，计算场强分布。,两板之间：,两板之外：E=0,三带电体在外电场中所受的力,课堂讨论：如图已知q、d、S,求两板间的所用力,解：由场强叠加原理,解：合力,合力矩,将上式写为矢量式,力矩总是使电矩 转向 的方向，以达到稳定状态,可见：力矩最大；力矩最小。,
