电 磁 学1一、电磁学研究对象和研究方法1.研究对象电磁相互作用的基本规律2.研究方法观察实验理论现象结果本质2二、电磁学发展简史1600年英国人吉尔伯特对电磁现象定性研究31785年法国人库伦建立第一个定量规律库仑定律41820年丹麦奥斯特发现电流磁效应 51831年英国法拉第发现电磁感应现象61865年英 国麦克斯韦建立电磁场理论另外：伽伐尼、欧姆、安培、赫兹等都作出了重大贡献。7三、大学物理电磁学的主要内容：1）由静止电荷在真空中产生的静电场；2）由稳恒电流在真空中产生的磁场；3）物质在静电场和稳恒磁场中的行为；4）电磁感应以及电磁场的应用。8四、 电磁学的特点：内容多难度大有规律不难学9电荷是产生电磁场的源由相对于观察者静止的电荷产生的场称为静电场； 由相对于观察者运动的电荷产生的场的 一部分称为磁场。10第九章 真空中的静电场11研究真空中静电场的性质静电场的高斯定理（1）电荷受力 （2）电场力作功出发点场强、电势静电场的环路定理借助库仑定律、叠加原理本章研究思路：引入两个概念12一 电荷的量子化1 种类:4 电荷的量子化:2 性质:正电荷，负电荷库仑（C）同种相斥，异种相吸3 单位:9-1基本概念13二 电荷守恒定律 一个与外界没有电荷交换的系统，不管系统中的 电荷如何迁移，系统的电荷的代数和保持不变.（自然界的基本守恒定律之一）14SI制 三 点电荷模型四 库仑定律15（ 为真空电容率）令库仑定律16五、试验电荷试验电荷尺寸足够小电量足够少17一 静电场静电场: 静止电荷周围存在的电场电 荷电 场电 荷物 质 实物场9-2 9-2 电场强度电场强度18电电场的表现场的表现(2)在电场中移动电荷时， 电场力要作功。(1)对置于其中的电荷 有作用力；19二 电场强度1 试验电荷2 电场强度场源电荷试验电荷试验电荷尺寸足够小电量足够少20单位:和试验电荷无关 3、如果是点电荷q受电 场力: 定义: 单位正试验电荷所受的电场力场源电荷试验电荷21三 点电荷电场强度+ - P22点电荷电场强度23四 电场强度叠加原理1、点电荷系的电场24 电场中某一点的电场强度等于每一个点电荷单独 存在时产生的场强的矢量和。电场强度叠加原理252、电荷连续分布的电场电荷体密度 +26电荷面密度 电荷连续分布的电场+27电荷线密度 电荷连续分布的电场28电荷体分布：电荷分布的三种情况：电荷线分布：电荷面分布：29五、场强计算五、场强计算电荷分布是离散情况电荷分布是连续情况30电偶极矩（电矩）例1、 电偶极子的电场强度电偶极子的轴（1）电偶极子轴线延长线上一点的电场强度特点：场点到它们连线中点的距离 31方向为x正向 32+-33（2）电偶极子轴线的中垂线上一点的电场强度方向为x负向 34电偶极矩:35例2. 有一长 电荷线密度为的均匀带电细杆，求距杆右端为 d 的 P 点的场强。36解: 建图示坐标系。方向沿x轴向右37由对称性有解例3.正电荷 均匀分布在半径为 的圆环上. 计算在环的轴线上任一点 的电场强度.3839讨 论（1）（点电荷电场强度）（2）圆心处40例4 均匀带电薄圆盘轴线上的电场强度.有一半径为 ,电荷均匀分布的薄圆盘,其电荷面 密度为 . 求通过盘心且垂直盘面的轴线上任意一点 处的电场强度. 解 由例4142（点电荷电场强度）讨 论无限大均匀带电 平面的电场强度43讨论1x 相当于无限大均匀带电平面产生的电 场强度，可看成是均匀场，场强垂直 于板面，方向由电荷的正负决定。44无限大均匀带电平面产生的电场强度45场强方向指离平面;场强方向指向平面。2、两个平行无限大均匀带电平面组合46E=0E=047求连续带电体场强的步骤1.建坐标系（一维，二维，三维）；3. 确定电荷元的场强2.分析电荷分布（有否对称性）选择电荷元电量dq （ 线，面，体）； dq不一定都是点电荷（如圆环）大小：方向4. 求场强分量dEx、dEy、5.可以用现成的单元叠加。 48两个无限大的平面在空间产 生的场强如何求？有必要积分吗？叠加法求场强有几种？思考思考49作业13、14、17、2250P例5 、 求均匀带电线在P点产生的场强，已知电荷线密度为 及51解：建立直角坐标系Pyxo dx取线元yxo dxP统一变量:53同理无限长均匀带电直线讨论（1）dxPyxo如何理解无限长？无限长均匀带电直线轴对称性+55（2）半无限长带电直线比较(1)(2)结果,无倍数关系.dxPyxoaP56dxPyxo思考：两个半无限长均匀 带电线中垂线上一点场强。57（1）该结果在何条件下能退化为点电荷公式？ （2）在何条件下能导出无限长均匀带电线公式？dxPyxo思考（3）当P点在中垂线上时58