100學年上學期高二物理 黃信健.

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1 100學年上學期高二物理 黃信健

2 電磁學、光學與量子物理

3 課程表 日期 內容 2010/10/15 (一) 1電荷、電力與電場 2009/10/29 (二) 2靜電的應用
2009/11/12 (三) 3高斯定律 2009/11/26 (四) 4電位 2009/12/10 (五) 5電容 2009/12/24 (六) 6電流與電阻 2009/01/07 (七) 7電路

4 What causes the “sparking” of a wintergreen lifesaver?
電磁學 What causes the “sparking” of a wintergreen lifesaver?

5 電磁學

6 電磁學 (Electromagnetism)
電學（Electricity） 1. 電荷、電力與電場 2. 靜電的應用 3. 電位與電容 4. 電流與電阻 5. 電路

7 磁學 (Magnetism) 磁場 電流與磁場 電磁感應 物質的磁性 麥斯威爾方程式 電磁波 Lasers and X-rays

8 1-1 電荷、電力與電場 1-1.1 電荷（electric charge） 1-1.2 庫倫定律 (Coulomb’s law )
1-1.3 電場（electric field）與 場線（電力線）

9 1-1.1 電荷 摩擦充電 塑膠棒（負荷電）與毛皮（正荷電） 玻璃棒（正荷電）與絲綢（負荷電） 感應充電

10 正荷電與負荷電

11 摩擦充電

12 感應充電

13 The Electric Interaction

14 Charge is quantized The electric charge (e) is discrete (quantized)
SI unit: coulomb (C), defined in term of ampere

15 Millikan’s Oil Drop Experiment
Quarks:

16 Charge is conserved The radioactive decay
The annihilation process (對滅)

17 Elementary Particles The pair production process (對生)
The bubble (cloud) chamber

18 1-1.2 Coulomb’s Law

19 Ex. 1-1 一庫倫負電荷含有多少電子 Ex. 1-2 氫原子內電子與質子之間電 力與重力之比

20 Ex. 1-3 鐵（Fe26）原子核中，兩個相距一個原子核半徑的質子間之斥力
R = 410-15m 如此大之斥力，必須有更強的核力與之抗衡，方能維持原子核的穩定。

21 1-1.3 電場與場線 （electric field） （Lines of force）

22 電場的定義 電力: q與q0之間的電力 or q在q0所建立的電場中受到的電力

23 點電荷

24 帶電平板

25 二正電荷與電雙極 q0

26 電場的計算 電雙極 均勻帶電圓環 均勻帶電圓盤

27 電雙極

28 兩電荷的電場相加

29 電雙極的電場

30 均勻帶電圓環

31 均勻帶電圓環的電場

32 極限情形 If z » R,

33 均勻帶電圓盤

34 均勻帶電圓盤的電場

35 The electric field on an oil drop
A drop of R = 2.76m has 3 excess electrons,  = 920kg/m3

36 2 靜電的應用 Ink-Jet Printing Soil Decontamination Electroplating
Electromagnetic Predators Electric Precipitator Xerography Laser Printer

37 Ink-Jet Printing ink droplet直徑＜1 ×10-4m 每秒可噴出150000顆速度~64km/h
印字頭移到不需印出之位置時，充電電極使墨滴充電，再由偏向版偏折進入Gutter。 彩色印表機使用三支噴頭（青藍、紫紅、黃）或四支（加黑）

38 An ink drop with

39 Soil Decontamination and Electroplating
Positive contaminant and negative soil, loosen by LF sound wave

40 Electromagnetic Predators
510-9 V

41 電磁掠食者

42 The torpedo ray and electric eel
電鰩：整個電細胞組成的「發電器官」會形成70～80伏特的電壓，一秒鐘能連續放電100多次，人體接觸牠所釋放的電流，會感覺麻痹。非洲有一種電鰩能釋放220伏特的電，碰上牠很難活。

43 Electroplaques

44 Electric Precipitator

45 影印機 鍍鍶鋁滾筒 鍶在暗處為絕緣體（insulator）在亮處為導體（conductor）－photoconductor 光導體
為鋁良導體使滾筒電帶正電之電極；使影印紙帶正電（大於滾筒）之corotron

46 The copying process

47 Laser Printer

48 A RAM Chip A charged capacitor means that a “one” has been stored.

49 電容式鍵盤

50 電容式麥克風

51 心電圖和腦波圖 EKG EEG

52 視網膜電圖 ERG

53 Automatic Coffee Maker

54 Bimetallic Strip Flasher and 3-way Light Bulb

55 Electrical Grounding 0.001A : Mild tangling sensation
A: Muscle spasms 0.2A: fatal (fibrillation)

56 敬請期待 電、磁、近代物理

57 3 高斯定律 Gauss’ Law Flux  enclosed charge

58 4點電荷的電位圖

59 等位面3例 E.S. for a uniform field, a point charge, and an electric dipole

60 5 電容器

61 6 I-V curves conductor semiconductor

62 7 Multiloop Circuits The Junction rule: 流入接點之電流必等於流出者
(Kirchhoff’s junction/current rule)

63 8 磁場 The electric field and the magnetic field
Electromagnets and permanent magnets

64 9 Maxwell’s Equations

65 10 Applications of Lasers
Barcode scanning, CO2 laser welding and retina surgery

66 10 2D and 3D X-ray Images