静止电荷的电场1VIP免费

大学物理A(1)电磁学（第三册）2005年春季学期陈信义编第1章静止电荷的电场电磁学（第三册）【演示实验】点电荷平面电荷电力线、静电跳球摆球滚筒、日光灯的静电启辉§1.1电荷§1.3电场和电场强度§1.5-6电通量高斯定理§1.2库仑定律与叠加原理§1.4静止的点电荷的电场及其叠加§1.7利用高斯定理求静电场的分布补充：高斯定理的微分形式目录§1.1电荷密立根（R.A.Millikan）带电油滴实验（19061917,1923年诺贝尔物理奖）2、电荷是量子化(quantization)的基本电荷e=1.60217733(49)10-19C1、电荷只有正、负两种电磁现象归因于电荷及其运动宏观电磁学—电荷值连续夸克（quark）带分数电荷和但实验未发现自由夸克（夸克囚禁）3e3/2e在不同惯性系中观测，同一带电粒子的电量相同。4、电荷是一个洛仑兹不变量3、电荷守恒：在宏观和微观上,电荷总量守恒。5、有电荷就有质量静质量为零的粒子，例如光子，只能是电中性的。，但是，都精确电中性！2HHeppsJ10~234px不确定关系：例如：H2He质子动量：1/40=8.9880109N·m2/C29109N·m2/C20—真空介电常数(Permittivityofvacuum)0=8.8510-12C2/N·m2§1.2库仑定律与叠加原理惯性系，真空中的两静止（或低速）点电荷间的作用力为2122102121ˆ4rrqqFq2q112F21F21ˆr21r一、库仑定律平方反比规律(与万有引力定律类似)如果指数严格等于2，则光子静质量为零。光子静质量上限为10-48kg.16)2(101.37.2,r实验结果【例】比较氢原子中的质子和电子间的库仑力和万有引力。oA53.0eprN101.8m1053.0C106.1CmN109418210219229220reFeN107.3m1053.0kg107.1kg101.9skgm107.647210273123112rmmGFpeg3910geFF库仑力>>引力：强力>>电磁力>>弱力>>引力原子核中的核子（质子、中子）靠强力吸引，库仑排斥很弱。宏观物体靠分子、原子间的库仑力维系。二、电力的叠加原理实验表明：两个点电荷之间的作用力并不因第三个点电荷的存在而改变。在电磁场的量子效应中，经典叠加原理不成立。两个以上的点电荷对一个点电荷的作用力，等于各个点电荷单独存在时对该点电荷作用力的矢量和iiFF§1.3电场和电场强度检验电荷（静止）q0定义电场强度：0qFE即，静止的单位正电荷所受的电力。静止或运动任意电荷分布F测受力惯性系，点p(x,y,z)场的观点Maxwell电磁理论静止电荷间的作用也可认为是“超距作用”场的观点：电荷之间的相互作用是通过电场传递的，或者说电荷周围存在电场。变化的电磁场以光速传播：场具有动量、质量移动带电体，电场力作功：场具有能量电场中的带电体，受电场的作用力。电场物质性的表现真空(vacuum)—什么都没有吗？电磁场的零点振动真空涨落自发辐射BvqEqF静静动动源电荷qq电荷间的作用力与电场的关系EqFEqFEqF静电场—在相对场源电荷静止的参考系中观测到的电场。静止点电荷的电场rrqEˆ420§1.4静止点电荷的电场及其叠加电力的叠加原理电场叠加原理：在n个点电荷产生的电场中，某点的电场强度等于每个电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和niiEE1＝连续分布电荷的电场：库仑定律+电场叠加原理完备描述静电场rrVEVˆ4d20rrVEˆ4dd20VEEdVzzVyyVxxEEEEEEddd【例】求电偶极子中垂线远点的场强电偶极子(Electricdipole)：靠得很近的等量异号点电荷对-qql电偶极矩（Dipolemoment）：lqp电偶极子中垂线上远点的场强：EEEEr-3，比点电荷的电场的衰减得快。rr-r+lEE+E-+q-qp30304)(4rrqrrq)(430rrrq304rlq304rp304rpE【例】电场中的电偶极子在均匀电场中，受合力为零。+-lEEpM在均匀电场中受的力矩：力矩使p尽量和E方向一致。电场不均匀，合力不为零。在电场中，受力矩作用。+-orrlEqEqE计算关于任意一点O...