电磁场.

电磁场

第三篇电磁相互作用和电磁场 Electromagnetic field 四种基本相互作用电磁引力强弱电磁相互作用重要清楚通过电磁场说明场的基本性质基本特征基本方法场论

内容：一.静电场及基本性质二.稳恒电流的电场、磁场及基本性质三.电磁感应现象及规律四.Maxwell 电磁场方程组
电磁场的统一性物质性相对性 电磁场量的相对论变换五.引力场思路：实验规律场的性质场与物质的相互作用

第一章真空中的静电场 Electrostatic field §1 库仑定律一.电荷守恒定律 1.对电荷的基本认识  两种  电荷量子化 (charge quantization ) 年，密立根用液滴法首先从实验上证明了，微小粒子带电量的变化不连续。

 电量是相对论不变量  电荷守恒定律 (law of conservation of charge) 讨论  电荷守恒定律的表述：在一个和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中保持不变。  电荷守恒定律是物理学中普遍的基本定律

二.库仑定律( Coulomb Law) 1785年，库仑通过扭称实验得到。 1.表述在真空中，两个静止点电荷之间的相互作用力大小，与它们的电量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比；作用力的方向沿着它们的联线，同号电荷相斥，异号电荷相吸。

从电荷1指向电荷2 电荷2 受电荷 1的力若表示电荷1受电荷2的力表达式仍为但从电荷2指向电荷1

2 . K的取值一般情况下物理上处理K的方式有两种： 1)如果关系式中除K以外，其它物理量的单位已经确定那么只能由实验来确定 K 值  K 是具有量纲的量如万有引力定律中的引力常量G就是有量纲的量 2)如果关系式中还有别的量尚未确定单位则令就 K=1 (如牛顿第二定律中的K )

库仑定律 (两种) 第一种国际单位制中第二种高斯制中电量的单位尚未确定 令 K = 1 3.SI中库仑定律的常用形式有理化令
库仑定律 (两种) 第一种国际单位制中第二种高斯制中电量的单位尚未确定 令 K = 1 3.SI中库仑定律的常用形式有理化令真空介电常量真空电容率

施力受力讨论 ? 1)基本实验规律宏观  微观适用 2)点电荷理想模型三.电力叠加原理

§2 电场电场强度早期：电磁理论是超距作用理论后来: 法拉第提出近距作用并提出力线和场的概念一.电场 (electric field) 电荷周围存在电场。 1.电场的基本性质  对放其内的任何电荷都有作用力  电场力对移动电荷作功

2.静电场相对于观察者静止的电荷产生的电场是电磁场的一种特殊形式二.电场强度 (electric field strength) 空间带电体电量为描述场中各点电场的强弱的物理量是电场强度

条件 电量充分地小 线度足够地小试验电荷试验电荷放到场点P处，试验电荷受力为与试验电荷无关试验表明：确定场点比值电场强度定义

讨论   矢量场  量纲国际单位制单位或  点电荷在外场中受的电场力

三.电场强度的计算 1.点电荷的场强公式根据库仑定律和场强的定义讨论由库仑定律  球对称  由场强定义从源电荷指向场点由上述两式得  场强方向正电荷受力方向

2.场强叠加原理任意带电体的场强根据电力叠加原理和场强定义如果带电体由 n 个点电荷组成，如图由电力叠加原理由场强定义
整理后得或

若带电体可看作是电荷连续分布的，如图示把带电体看作是由许多个电荷元组成，然后利用场强叠加原理。 P  体电荷密度  面电荷密度  线电荷密度电荷密度

例1 电偶极子的场首先看一对等量异号电荷相距一般方法点电荷场叠加

若从电荷连线的中点向场点P画一位矢若 >> 则这一对等量异号电荷称为电偶极子(electric dipole) 电偶极矩 (electric moment) 电偶极子

讨论  特殊情况 连线上，正电荷右侧一点 P 的场强 垂直连线上的一点

 的推导出发从由图

例2 长为均匀带电直线电荷线密度为求：如图所示点的电场强度解：在坐标 x 处取一个电荷元dq 该点电荷在 p 点的场强方向如图所示大小为  各电荷元在 p 点的场强方向一致  场强大小直接相加

例3 均匀带电圆环轴线上的场解：在圆环上任取电荷元由对称性分析知垂直x 轴的场强为0

>> 若点电荷

讨论  理想模型点电荷电偶极子 >> 无限长带电线 >> 无限大带电面 << 叠加原理

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