1、研究对象 研究方法牛顿定律数学工具:代数,微积分 物理模型,回顾,力学,研究对象：分析物体受力（原因）及在力的作用下的运动（包括位置、速度、加速度等运动学量）（结果）。,研究方法：选参照系 ，建立坐标系，分析受力，列牛顿方程（微分方程，积分方程），初始条件，解方程。,物理模型：质点，刚体，流体，,在具体的坐标系中，位置、速度、加速度的描述,直角坐标系,特点：单位矢量的方向不随时间变化。,极坐标系,处理平面曲线运动方便,特点：单位矢量 的方向随时间变化。,自然坐标系 速度矢量沿轨道的切线方向。,定义单位矢量：沿轨道切线方向、并指向轨道延伸方向；沿轨道法线方向、并指向曲线凹侧。,特点：单位矢量 的
2、方向随轨道形状的变化而变化。,沿轨道的切向 、法向 建立内禀方程。,由此可算出约束反力Rn,如果质点被限制在确定的平面轨道 上运动，可选择自然坐标系。,电磁学,意义,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1.电磁场的统一性 物质性 相对性2.电磁场量的相对论变换*五.引力场 思路：实验规律,1 静电的基本现象和规律,电荷的性质：1）同性相斥，异性相吸；2）电荷量子化 (charge quantization )；1906-1917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。,3)电量是相对论不变量
3、 4)电荷守恒定律 (law of conservation of charge),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。电荷守恒定律是基本的物理学定律。,物质的电结构：,带电方式,摩擦起电 电感应 传导,二.库仑定律( Coulomb Law)1784-1785年，扭秤实验,1.库仑定律 在真空中，两个静止点电荷之间的相互作用 力的大小：与它们电量的乘积成正比，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。,大小:,方向:,2 . K的取值 一般情况下,确定K值的方式有两种： 1)如果在关系
4、式中，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物理量尚未确定单位,则 可令 K=1 (如牛顿第二定律中的K ),在库仑定律中 1) 选国际单位制 （MKSA）,2) 选高斯制（CGSE或e.s.u.）,电量的单位尚未确定, 令 K = 1, 那么:,定义电量的单位：如果导线中载有1A的恒定电流，则在1s内通过导线横截面的电量为1C。,2) 选高斯制（CGSE或e.s.u.）,电量的单位尚未确定, 令 K = 1, 那么:,三.库仑力的性质1) 叠加原理:2) 施力物体,受力物体,1)基本实验规律
5、适用范围 宏观 微观 2)点电荷 理想模型,例题:,2 电场 电场强度,电磁力是怎样传递的?,一.电场(electric field) 电荷周围存在电场。 1.电场的基本性质1) 任何电荷在自己周围的空间激发电场，电场对处在空间的其他电荷都有作用力，称为电场力。2) 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,研究静电场的方法、途径？,二.电场强度 (electric field strength),空间带电体 ，电量为,定义电场强度,电场强度是描述电场中各点电场强弱的物理量,4）点电荷受到电场力,2）矢量场 3）量纲,1）,凡是有电荷的地方，四
6、周就存在电场。 即：任何电荷都在自己周围的空间激发电场，而电场对处在其中的任何其他电荷都有作用力，称为电场力。所以，电荷与电荷之间是通过电场发生相互作用的。,三.电场强度的计算,1.点电荷周围的场强,1) 球对称,由库仑定律,由场强定义,2),从源电荷指向场点,3) 场强方向 正电荷受力方向,例1 电偶极子的场 电荷分布: 一对等量异号电荷相距,例1 电偶极子的场 电荷分布: 一对等量异号电荷相距,从电荷连线的中点向场点P作位矢 ,则这一对等量异号电荷称为电偶极子(electric dipole),电偶极矩 (electric moment),电场力是矢量,符合矢量叠加原理.,特殊情况: 1)
7、连线上，正电荷右侧一点 P 的场强,2)垂直连线上的一点,2.场强叠加原理,如果带电体由 n 个点电荷组成，如图。,点电荷组激发的电场，等于各点电荷单独存在时所激发电场的矢量叠加。 场强的叠加原理,电荷分布的对称性，决定电场强度的对称性。,如果带电体的电荷是连续分布的，可先微分，把带电体看作是由许多个电荷元组成，然后根据场强叠加原理积分。,1)体电荷密度 2)面电荷密度 3)线电荷密度, 各电荷元在P点的场强方向一致 场强大小直接相加,，求：P点的电场强度。,解：在坐标 x 处取一个 电荷元dq,电荷线密度为,该点电荷在P点的场强方向如图所示， 大小为,例2 如图所示，长为 均匀带电直线,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,点电荷,例4 求均匀带电的圆盘中轴线上某点的电场强度。,理想模型：点电荷电偶极子,无限长带电线无限大带电面,库仑定律+叠加原理,电磁相互作用和电磁场 Electromagnetic field,通过电磁场说明 场的 基本性质 基本特征 基本方法,
