第一章电磁学

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1、1 主讲教师：刘贵昂主讲教师：刘贵昂联系方式：联系方式：13828207963 3183 972(O) QQ：3379684172http:/202.192.143.135/zdjpkc/dcxkc/电磁学课程网址：电磁学课程网址：3序序 言言 电磁之所以能获得如此广泛的应用，电磁之所以能获得如此广泛的应用，原因有以下几点：原因有以下几点：（1）电能便于远距离输送，而且电机和电气器械的效率一般都很高；（2）电能便于转换为其它形式的能量，如机械能、热能、光能、化学能等；（3）电磁波在空中传播，能在极短时间内把信号传送到远方；4（4）电气测量仪表和调节控制仪表具有很高的灵敏度。电工学、电化学、无线

2、电工学及近段所发展的遥控和自动控制学、电视学、固态电子学等，都以电磁学为基础。51、人们对物质各种性能的认识，都是以物质的电磁结构为基础的。2、在分子和原子等微观领域中，电磁力起着主要作用。用物质的电磁结构可以解释固体和液体的弹性、金属的导热性、光学中的折射率等等。 由此可见，电磁学理论在现代物理学中占有十分重要的地位。电磁学的研究，在电磁学的研究，在理论方面理论方面也很重要：也很重要：6 麦克斯韦（Maxwell,1831-1879）把电磁学定律归结成现今大家熟悉的麦克斯韦方程。（1、他导出了光是电磁的，光的速度可以纯粹从电学实验和磁学实验的结果中计算出来。这样，光学这门学科就与电磁学密切联

3、系起来了( ) 。2、麦氏方程的应用范围是惊人的，它包含了一切大型的电磁器件和光学器件的基本原理，这些器件有电动机、回旋加速器、电子计算机、无线电、电视机、微波雷达、显微镜和望远镜等等。）001C电磁学的发展和完善的过程电磁学的发展和完善的过程 法拉弟法拉弟（Faraday,1791-1867)是其中最主要的人物之一。7 英国物理学家亥维塞（O.Heaviside）(1850-1925) 及荷兰物理学家洛仑兹（H.A.Lorentz）(1853-1928)对麦氏理论的阐明和完善作出了重大的贡献。在麦氏理论建立后二十多年，赫兹（H.Hertz）（1857-1894）又向前迈进了一步。他在实验室中

4、获得了一种电磁的“麦克斯韦”波，这就是我们现在称的短无线电波。麦氏波的实际应用马可尼等人做了这方面的工作。由此可知，电磁理论的发展是漫长而曲折的，经历了几代人的工作。8（1）赵凯华等）赵凯华等.电磁学（上、下册）电磁学（上、下册）.高等教育出版社，高等教育出版社，1985.（2）孟振庭）孟振庭.大学物理（上、下册）大学物理（上、下册）.西北大学出版社，西北大学出版社，2000（3）梁绍荣等）梁绍荣等.普通物理学普通物理学电磁学电磁学. 高等教育出版社，高等教育出版社，1993.（4）陈鹏万）陈鹏万.电磁学电磁学.人民教育出版社，人民教育出版社，1981.（5）贾起民）贾起民.电磁学电磁学.高等

5、教育出版社，高等教育出版社，2000.（6）（6）美美E.M.珀塞尔珀塞尔.电磁学（伯克利物理教程）电磁学（伯克利物理教程）,科学出版社科学出版社.1979.（7）美美D.哈里德等哈里德等.物理学基础（中册）物理学基础（中册）.高等教育出版社，高等教育出版社，1985.（8）俄俄C.福里斯等福里斯等. 普通物理学普通物理学.人民教育出版社，人民教育出版社，1965.（9）日日汤川秀树等汤川秀树等.经典物理学（第五章）经典物理学（第五章）.科学出版社科学出版社.1986.本课程参考资料本课程参考资料9（1）全面系统地掌握电磁运动的基本现象、基）全面系统地掌握电磁运动的基本现象、基本概念和基本规律

6、，并能利用其解决具体的计算问本概念和基本规律，并能利用其解决具体的计算问题；题；（2）具有独立分析、处理和讲授中学物理电磁学）具有独立分析、处理和讲授中学物理电磁学课程的能力；课程的能力；（3）了解电磁学的发展概况、实际应用和最新成）了解电磁学的发展概况、实际应用和最新成就；就；（4）进一步提高科学知识、科学方法、科学态度）进一步提高科学知识、科学方法、科学态度和科学精神等和科学精神等科学素质科学素质。学习本课程的要求学习本课程的要求101、掌握描述静电场的两个物理量、掌握描述静电场的两个物理量电场电场强度和电势的概念，理解电场强度强度和电势的概念，理解电场强度 E是矢是矢量点函数，而电势量点

7、函数，而电势V 则是标量点函数。则是标量点函数。2、理解高斯定理及静电场的环路定理，它、理解高斯定理及静电场的环路定理，它们是静电场的两个重要定理，它们表明静们是静电场的两个重要定理，它们表明静电场是有源场和保守场。电场是有源场和保守场。第一章第一章 静电场的基本规律静电场的基本规律113、掌握用点电荷电场强度和叠加原理以及、掌握用点电荷电场强度和叠加原理以及高斯定理求解带电系统电场强度的方法；并高斯定理求解带电系统电场强度的方法；并能用电场强度与电势梯度的关系求解较简单能用电场强度与电势梯度的关系求解较简单带电系统的电场强度。带电系统的电场强度。5 、了解电偶极子概念，能计算电偶极子、了解电

8、偶极子概念，能计算电偶极子在均匀电场中的受力和运动。在均匀电场中的受力和运动。4、掌握用点电荷和叠加原理以及电势的定、掌握用点电荷和叠加原理以及电势的定义式求解带电系统电势的方法。义式求解带电系统电势的方法。12第一章第一章 静电场的基本规律静电场的基本规律 1 电电 荷荷 大量实验表明，自然界中的电荷只有两种，大量实验表明，自然界中的电荷只有两种，一种与丝绢摩擦过的玻璃棒的电荷相同，叫一种与丝绢摩擦过的玻璃棒的电荷相同，叫正电正电荷荷；另一种与毛皮摩擦过的火漆棒的电荷相同，；另一种与毛皮摩擦过的火漆棒的电荷相同，叫叫负电荷负电荷。同种电荷间有斥力，异种电荷间有吸。同种电荷间有斥力，异种电荷间

9、有吸力。当异种电荷在一起时，它们的效应有互相抵力。当异种电荷在一起时，它们的效应有互相抵消的作用。消的作用。 13图1-1 验电器 验电器（验电器（图1-1 ）导体导体 绝缘体绝缘体 （电介质电介质 ）半导体半导体 物体导电性的微观物体导电性的微观结构解释结构解释 14 在一个与外界没有电荷交换的系统在一个与外界没有电荷交换的系统内，正负电荷的代数和在任何物理过程内，正负电荷的代数和在任何物理过程中始终保持不变。这叫做中始终保持不变。这叫做电荷守恒定律电荷守恒定律，是物理学的重要规律之一是物理学的重要规律之一 。 电荷守恒定律可能与电荷的量子属电荷守恒定律可能与电荷的量子属性有关，还与性有关，

10、还与电子的稳定性电子的稳定性有关。电子有关。电子是最轻的带电粒子，它不能衰变。是最轻的带电粒子，它不能衰变。19651965年有人做了一个实验，估计出电子的寿年有人做了一个实验，估计出电子的寿命超过命超过10102121年年 。15点电荷点电荷（模型）：如果带电体的线度比带电体之间（模型）：如果带电体的线度比带电体之间的距离小得多，那么静电力就基本上只取决于它们的距离小得多，那么静电力就基本上只取决于它们的电量和距离。的电量和距离。 （带电体能否被看作点电荷，不（带电体能否被看作点电荷，不仅取决于本身的大小，而且取决于它们之间的距离）仅取决于本身的大小，而且取决于它们之间的距离）16 真空中两

11、个静止的点电荷间的静电力服真空中两个静止的点电荷间的静电力服从的规律叫做从的规律叫做库仑定律库仑定律，包括如下两方面的，包括如下两方面的内容：内容： 221rqqKF 其中其中k k是比例常数，依赖于各量单位的选取。是比例常数，依赖于各量单位的选取。（1.11.1）（1 1）两个点电荷间的静电力大小相等而方向相反，两个点电荷间的静电力大小相等而方向相反，并且沿着它们的联线；同号电荷相斥，异号电荷并且沿着它们的联线；同号电荷相斥，异号电荷相吸。相吸。 （2 2）静电力的大小与各自的电量静电力的大小与各自的电量q ql l及及q q2 2成正比，成正比，与距离与距离r r的平方成反比，即的平方成反