大学物理 下册 第2版 教学课件 ppt 作者 王祖源 张庆福 chap11_1

同学们好！,第2页 共27页,本篇特点：,1) 研究对象不再是分离的实物,而是连续分布的场, (1) 用空间函数（如 等）描述其性质。 (2) 对电磁波中的可见光波段研究其波动特性。,第五篇 电磁场与电磁波,第3页 共27页,第十一章 真空中的静电场,第4页 共27页,第一节 场和场的描述,一、场的概念、标量场和矢量场,定义：当某种物理量发生在空间(或空间的一部分)中， 如果每一点都有一个确定的值，则这些物理量的 总和称为场。本质：用空间坐标点描述场物质的 性质。,稳恒场：场分布不随时间变化的场。,第5页 共27页,2. 矢量场的完备性 场的通量和环流。,(1) 通量 定义：在任意一个矢量场 中，通过曲面S的通量为矢量函数对曲面的面积分,第6页 共27页,元通量,第7页 共27页,d) 对任意曲面的通量,对闭合曲面的通量,第8页 共27页,三、场强叠加原理,第9页 共27页,第10页 共27页,第二节 静电的基本现象和实验规律,一、电荷,1. 电荷与物质,电是物质的基本特性。带电多少称电荷量、电荷、电量。单位是库仑(C)。,2. 电荷量子化,基本电荷单元,3. 电荷守恒,4. 电荷的相对论不变性,对无静电荷出入的系统，电荷量代数和不变。,系统的电量和其运动状态无关。,5. 作用规律 同性相斥，异性相吸。,第11页 共27页,二、库仑定律,第12页 共27页,“有理化”为使以后的大量电磁学公式不出现4 因子，引入真空电容率，即,适用范围 : 目前认为在10-17m 107m范围均成立。 P.8 表11.2-1验证库仑定律平方反比关系的实验结果,第13页 共27页,例.在卢瑟福粒子散射实验中，粒子可达到离金原子核210-14 m处，它们相互斥力的大小为,三、电场力叠加原理,第14页 共27页,英国法拉第：探索电磁力传递机制, 由电极化现象和 磁化现象提出“场”的概念。,一、静电场,1.“场”概念的引入,17世纪英国牛顿：力可以通过一无所有的空间以无穷大速 率传递，归纳力的数学形式而不必探求 力传递机制。,第三节 静电场及其描述,18世纪：力的超距作用思想风行欧洲大陆。,第15页 共27页,第16页 共27页,用 、 来分别描述静电场的上述两项性质,2. 静电场 相对于观察者静止的带电体周围的电场,静电场的对外表现： (1) 场中任何带电体受电 场力作用 动量传递 (2) 带电体在电场中移动 时，电场对带电体做功 能量传递,第17页 共27页,二、电场强度,定义,第18页 共27页,例. 求点电荷 q 所产生的电场中各点的电场强度。,第19页 共27页,由静电场力叠加原理,静电场强叠加原理：点电荷系电场中某点总场强等于各点电荷单独存在时在该点产生的场强矢量和。即,三、电场强度叠加原理,第20页 共27页,2. 点电荷系,1. 点电荷 公式,第21页 共27页,例1.求电偶极子的电场,电偶极矩：,它是由电介质极化，电磁波的发射、接收，中性原子间相互作用 总结出的理想模型。,第22页 共27页,(1) 轴线延长线上A的场强,第23页 共27页,(2) 中垂面上B的场强,(3) 一般情况： 见P.25 例1,第24页 共27页,例2. 求长度为l 、均匀带电直细棒的电场。 已知：电荷线密度 场点 求：,第25页 共27页,各电荷元在 点场强方向不同，应该用分量积分：,统一变量：,第26页 共27页,得：,讨论： 1) 棒延长线上一点,第27页 共27页,即理想模型 无限长带电直线场强公式,2) 对靠近直线场点,