电磁学绪论电场叠加原理精选课件.ppt

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1、关于电磁学绪论电场叠加原理第一页，本课件共有30页一、电磁学概述一、电磁学概述1.1.物质的电结构是物质的基本组成形式；物质的电结构是物质的基本组成形式；2.2.电磁场是物质世界的重要组成部分；电磁场是物质世界的重要组成部分；3.3.电磁作用是物质的基本相互作用；电磁作用是物质的基本相互作用；1.1.电场、磁场的产生及其规律，电场和磁场的电场、磁场的产生及其规律，电场和磁场的2.2.电磁场对电荷、电流的作用，电磁场对物质的电磁场对电荷、电流的作用，电磁场对物质的3.3.电磁波的产生与传播。电磁波的产生与传播。研究：电磁运动现象及其规律研究：电磁运动现象及其规律 电磁学的重要性电磁学的重要性 4

2、.4.电磁学规律具有广泛的应用。电磁学规律具有广泛的应用。相互联系；相互联系；各种效应；各种效应；第二页，本课件共有30页 公元前公元前6 6世纪，希腊世纪，希腊 Thales 观察到用布摩擦过的琥珀观察到用布摩擦过的琥珀能吸引轻微物体；能吸引轻微物体；公元前公元前4 43 3世纪，世纪，韩非子韩非子中有关司南，中有关司南，吕氏春秋吕氏春秋中关于中关于“慈石召铁慈石召铁”的记载；的记载；16001600年，年，William Gilbert 论磁石论磁石对电、磁现象对电、磁现象进行总结和研究；进行总结和研究；二、电磁学的建立二、电磁学的建立 人们对电和磁的认识经过了一个从经验到科学，人们对电和

3、磁的认识经过了一个从经验到科学，从从实验到理论实验到理论，从，从分裂到统分裂到统一，从一，从定性到定量定性到定量的的过程。过程。17451745年，荷兰莱顿大学教授马森布罗克制成了年，荷兰莱顿大学教授马森布罗克制成了莱顿瓶莱顿瓶，可以将电荷储存起来，供电学实验使用，为电学研究可以将电荷储存起来，供电学实验使用，为电学研究打下了基础。打下了基础。第三页，本课件共有30页莱顿瓶:一种旧式的电容器。因最先在荷兰的莱顿试用，故称莱顿瓶。其构造是在玻璃瓶内外各贴有金属箔做为极板，另有一金属棒从瓶塞插入，上端附一金属球，下端附金属链与内层金属箔接触，用以使之带电或放电。第四页，本课件共有30页二、电磁学的

4、建立二、电磁学的建立 17851785年，年，Coulomb用用扭秤实验扭秤实验得到电力的平方反比得到电力的平方反比定律，使电磁学进入定量研究阶段；定律，使电磁学进入定量研究阶段；17801780年，年，Galvani 发现动物电，发现动物电，18001800年，年，Volta发发明电堆，导致明电堆，导致18201820年年Oersted发现电流的磁效应发现电流的磁效应，打，打破了电学、磁学彼此隔绝的情况；破了电学、磁学彼此隔绝的情况；18211821年，年，Ampere在在 Oersted实验基础上，提出实验基础上，提出“分子电流分子电流”假说，指出磁的本质是电；假说，指出磁的本质是电；18

5、311831年，年，Faraday发现发现电磁感应电磁感应现象，提出现象，提出“场场”和和“力线力线”的概念，进一步证实了电、磁的统一性；的概念，进一步证实了电、磁的统一性；18731873年，年，Maxwell总结前人的研究，建立了一组总结前人的研究，建立了一组电磁电磁场方程场方程，从而建立了完整的经典电磁理论。，从而建立了完整的经典电磁理论。第五页，本课件共有30页三、电磁学的应用三、电磁学的应用 18661866年，德国的西门子发明了使用电磁铁的年，德国的西门子发明了使用电磁铁的发发 18761876年，美国贝尔发明了年，美国贝尔发明了电话电话，实现了电声通信，实现了电声通信；18791

6、879年，美国发明家爱迪生发明了年，美国发明家爱迪生发明了电灯电灯，使电，使电 18871887年，德国的物理学家赫兹首次用人工的方法年，德国的物理学家赫兹首次用人工的方法 随之，俄国的波波夫和意大利的马可尼，利用电磁随之，俄国的波波夫和意大利的马可尼，利用电磁电机电机，为电力工业开辟了道路，为电力工业开辟了道路；进入了人们的日常生活进入了人们的日常生活；产生了产生了电磁波电磁波；波通信获得成功，开创了人类波通信获得成功，开创了人类无线通信无线通信的新时代的新时代。第六页，本课件共有30页信号控制信号控制信息传递信息传递第七页，本课件共有30页Giant Magneto resistance(

7、GMR)2007 Nobel Prize in Physics信息存储信息存储第八页，本课件共有30页Magnetic Resonance Imaging(MRI)第九页，本课件共有30页新概念武器新概念武器电磁轨道炮电磁轨道炮飞行中的电磁轨道炮弹丸飞行中的电磁轨道炮弹丸飞行中的电磁轨道炮弹丸飞行中的电磁轨道炮弹丸 即将命中目标即将命中目标即将命中目标即将命中目标 命中目标瞬间命中目标瞬间命中目标瞬间命中目标瞬间第十页，本课件共有30页81第5章静电学第十一页，本课件共有30页 教学目标教学目标1.电荷的基本属性电荷的基本属性3.电场强度电场强度4.利用利用电场叠加原理电场叠加原理计算计算 电

8、场的分布电场的分布2.库仑定律库仑定律第十二页，本课件共有30页 研究研究相对于观察者静止的电荷相对于观察者静止的电荷间相互作用间相互作用的规律。的规律。静电学静电学（Electrostatics）摩擦起电摩擦起电 感应带电感应带电 传导带电传导带电让物体带电的方式：让物体带电的方式：第十三页，本课件共有30页风筝实验风筝实验捕获雷电捕获雷电本杰明本杰明本杰明本杰明.富兰克林富兰克林富兰克林富兰克林（B.FranklinB.Franklin）（）（）（）（1706.1.171790.4.17 1706.1.171790.4.17）“从苍天那里取得了雷电，从暴君那里取得了民权从苍天那里取得了雷电

9、，从暴君那里取得了民权”拉尔格拉尔格法法第十四页，本课件共有30页正电正电(玻璃电玻璃电)与与负电负电(树脂电树脂电)孤立系统中正、负电荷电量的孤立系统中正、负电荷电量的代数和保持不变代数和保持不变。2.2.量子性量子性:3.3.电荷守恒定律：电荷守恒定律：电子电荷电子电荷(元电荷元电荷)基本粒子的电量基本粒子的电量4.4.具有相对论不变性具有相对论不变性1 1.正、负电荷正、负电荷:一个电荷的电量与它的运动状态无关，即系统一个电荷的电量与它的运动状态无关，即系统一一.电荷电荷 (charge)所带所带电荷与参考系的选取无关电荷与参考系的选取无关。宏观带电体电荷宏观带电体电荷近似连续分布近似连

10、续分布。第十五页，本课件共有30页electronNucleonprotonneutron物体带电的根源物体带电的根源原子的电结构原子的电结构 导体：导体：电荷能迅速自由转移的物体电荷能迅速自由转移的物体 绝缘体：绝缘体：电荷只能停留在产生的地方的物体电荷只能停留在产生的地方的物体 半导体：半导体：介于两者之间的物体介于两者之间的物体第十六页，本课件共有30页二二.库仑定律库仑定律（Coulombs Law）在在真空中真空中两个两个静止静止的的点电荷点电荷之间的作用力与它们之间的作用力与它们点电荷点电荷的电量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。的电量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反

11、比。第十七页，本课件共有30页 适用于适用于:原子核尺度原子核尺度 地球物理尺度地球物理尺度 精度：精度：1769年年 Robison SISI制制（MKSA单位制）单位制）二二.库仑定律库仑定律（Coulombs Law）1971年年 1772年年 Cavendish 1785年年 Coulomb第十八页，本课件共有30页库仑力与万有引力数值之比为库仑力与万有引力数值之比为 电子与质子之间静电力（库仑力）为吸引力电子与质子之间静电力（库仑力）为吸引力 电子与质子之间的万有引力为电子与质子之间的万有引力为例：例：在氢原子中，电子与质子的距离为在氢原子中，电子与质子的距离为5.3 10-11，试

12、，试求静电力及万有引力，并比较这两个力的数量关系。求静电力及万有引力，并比较这两个力的数量关系。忽略！忽略！解：由于电子与质子之间距离约为它们自身直径的解：由于电子与质子之间距离约为它们自身直径的10105 5倍，因而可倍，因而可将电子、质子看成点电荷。将电子、质子看成点电荷。第十九页，本课件共有30页 场是物质存在的一种形式，具有场是物质存在的一种形式，具有能量、动量、能量、动量、质量质量等属性。等属性。电电场场 场与实物的区别在于其在空间的场与实物的区别在于其在空间的可叠加性可叠加性。“近距作用近距作用”与与“超距作用超距作用”之争；之争；从从场场的观点去考查一切电磁作用，对整个电磁的观点

13、去考查一切电磁作用，对整个电磁学乃至整个物理学产生了深远的影响！学乃至整个物理学产生了深远的影响！三、静电场三、静电场（Electrostatic FieldElectrostatic Field）电荷电荷电荷电荷第二十页，本课件共有30页静电场：静电场：静静电荷电荷激发的电场。激发的电场。（1 1）对引入其中的电荷有力的作用对引入其中的电荷有力的作用;（2 2）电荷在其中运动时，电场力要对它作功）电荷在其中运动时，电场力要对它作功;（3 3）使位于其中的导体或电介质分别产生）使位于其中的导体或电介质分别产生静电感应静电感应静电场的主要表现静电场的主要表现:现象现象和和电极化现象电极化现象.三

14、三.静电场静电场（Electrostatic Field）第二十一页，本课件共有30页1.点电荷的电场强度单位：单位：四、电场强度四、电场强度（Electric Field IntensityElectric Field Intensity）电场的叠加原理电场的叠加原理:2.点电荷系的电场强度第二十二页，本课件共有30页（若以点电荷为电荷元）（若以点电荷为电荷元）电荷电荷线线分布分布电荷电荷面面分布分布电荷电荷体体分布分布四、电场强度四、电场强度（Electric Field IntensityElectric Field Intensity）3.连续分布的电荷产生的电场第二十三页，本课件共有

15、30页 两个等量异号点电荷两个等量异号点电荷 和和 ，相距为，相距为 ，若点，若点 到这两到这两个电荷距离比个电荷距离比 大得多时，这两个电荷构成的电荷系称为大得多时，这两个电荷构成的电荷系称为电电偶极子偶极子。通常将从。通常将从 指向指向 的矢量的矢量 称为电偶极子的轴，称为电偶极子的轴，称为电偶极矩（电矩）。试计算：（称为电偶极矩（电矩）。试计算：（1 1）电偶极子轴线上）电偶极子轴线上一点的电场强度；一点的电场强度；例例1 1 电偶极子的电场强度电偶极子的电场强度（2 2）电偶极子轴线的中垂线上一点的电场强度。）电偶极子轴线的中垂线上一点的电场强度。第二十四页，本课件共有30页例例2 2

16、.一均匀带电直线长一均匀带电直线长 ,带电带电 ，线外一，线外一点点 到直线垂直距离为到直线垂直距离为 ，点与直线两端连点与直线两端连线与直线夹角分别为线与直线夹角分别为 和和 ，求，求 点的电场点的电场强度。强度。无线长均匀带电直线：无线长均匀带电直线：第二十五页，本课件共有30页 例例3 3 正电荷正电荷 均匀分布在半径为均匀分布在半径为 的圆环的圆环上上.计算在环的轴线上任一点计算在环的轴线上任一点 的电场强度的电场强度.第二十六页，本课件共有30页例例4 4 均匀带电薄圆盘轴线上的电场强度均匀带电薄圆盘轴线上的电场强度.有一半径为有一半径为 ,电荷均匀分布的薄圆盘电荷均匀分布的薄圆盘,其电其电荷面密度为荷面密度为 .求通过盘心且垂直盘面的轴线上求通过盘心且垂直盘面的轴线上任意一点处的电场强度任意一点处的电场强度.第二十七页，本课件共有30页例例5.5.一半径为一半径为 的无限长半圆柱面均匀带电，的无限长半圆柱面均匀带电，电荷面密度为电荷面密度为 ，试求半圆柱面轴线上一点的，试求半圆柱面轴线上一点的电场强度。电场强度。若轴线上放一电荷线密度为若轴线上放一电荷线密度为 的直线，则其的直线，则其单位长度受到的电场力是多大？单位长度受到的电场力是多大？第二十八页，本课件共有30页典型的电场强度值典型的电场强度值第二十九页，本课件共有30页感谢大家观看第三十页，本课件共有30页