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1、电 磁 学 Electromagnetics,温州大学物理与电子信息学院,主讲教师：,李士本 副教授,郑亦庄 教 授,静电的基本现象和基本规律,课程体系与课程内容,课程意义与学习方法,静电基本现象与规律,例题分析与课堂小结,温州大学物理与电子信息学院,课程体系与课程内容,课程体系,温州大学物理与电子信息学院,电磁学与电动力学是电磁现象的理论分析，而电工学和电子技术相对而言属于实践课程,电磁学从实验提炼理论，而电动力学注重于数学语言表达定理规律,课程内容,课程体系与课程内容,温州大学物理与电子信息学院,章节结构,课程体系与课程内容,温州大学物理与电子信息学院,章节结构,学时分配,课程体系与课程内
2、容,温州大学物理与电子信息学院,课程意义,课程意义与学习方法,温州大学物理与电子信息学院,电磁学发展过程,法拉第及其夫人,电场和电场线,课程意义与学习方法,温州大学物理与电子信息学院,麦克斯韦方程组和电磁波,某一时刻的电磁波图像,课程意义与学习方法,温州大学物理与电子信息学院,电磁学应用举例,这些“脚印”烟花弹，也不是靠普通的引线点燃，而是通过电子打火装置引燃的。这些烟花弹也被叫做“芯片烟花弹”，每一颗烟花弹的内部都安装了一枚电子芯片。这些芯片通过微波接收电脑的讯号，在由电脑程序指定的时间爆炸，从而在空中组成一幅精确而灿烂的画面。,脚印烟花,课程意义与学习方法,温州大学物理与电子信息学院,电磁
3、轨道炮,2008年1月31日上午，美国海军在达尔格伦水面作战研究中心试验了一种号称“世界上威力最大的电磁轨道炮”。,课程意义与学习方法,温州大学物理与电子信息学院,飞行中的电磁轨道炮弹丸,课程意义与学习方法,温州大学物理与电子信息学院,即将命中目标,课程意义与学习方法,温州大学物理与电子信息学院,命中目标瞬间,课程意义与学习方法,温州大学物理与电子信息学院,学习方法,学习要求,参考书籍,教材类：,电磁学第二版 贾起民 郑永令 陈暨耀编 高等教育出版社 2001年,电磁学及其应用第5版，Kraus Fleisch 清华大学出版社，2001年,习题类：,物理学大题典-电磁学与电动力学第1版，张永德
4、主编， 科学出版 社 ，2005年,静电基本现象与规律,温州大学物理与电子信息学院,两种电荷,摩擦起电,静电基本现象与规律,温州大学物理与电子信息学院,所有实验结论:,自然界中只存在两种电荷；而且，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引,静电基本现象与规律,温州大学物理与电子信息学院,电荷检验存储与起电机,验电器,范德格拉夫起电机,静电基本现象与规律,温州大学物理与电子信息学院,静电感应与电荷守恒定律,现象,结论,电荷既不能被创造也不能被消灭，它们只能从一个物体转移到另一物体，或者从物体的一部分转移到另一部分,电荷守恒定律,静电基本现象与规律,温州大学物理与电子信息学院,导体、绝缘体和半导体,现象
5、,结论,导体：电荷能迅速转移的物体,绝缘体：电荷只能停留在产生的地方的物体,半导体：介于两者之间的物体,静电基本现象与规律,温州大学物理与电子信息学院,砷化镓,砷化镓（GaAs）半导体材料与传统的硅材料相比，它具有很高的电子迁移率、宽禁带、直接带隙，消耗功率低的特性，电子迁移率约为硅材料的5.7倍。因此，广泛应用于高频及无线通讯中制做IC器件。所制出的这种高频、高速、防辐射的高温器件，通常应用于激光器、无线通信、光纤通信、移动通信、GPS全球导航等,静电基本现象与规律,温州大学物理与电子信息学院,物质的电结构,现象,结论,导体半导体导电粒子,电荷量子化,静电基本现象与规律,温州大学物理与电子信
6、息学院,库仑定律(Coulombs Law),现象,静电基本现象与规律,温州大学物理与电子信息学院,探究过程,提出问题： Franklin 首先发现金属小杯内的软木小球完全不受杯上电荷的影响; 在Franklin的建议下，Priestel做了实验 提出问题,猜测答案： 现象与万有引力有相同规律 由牛顿力学可知球壳对放置在壳外的物体有引力，而放置在球壳内任何位置的物体受力为零。 类比电力与距离平方成反比,设计实验： 1769年Robison首先用直接测量方法确定电力定律，得到两个同号电荷的斥力,1772年Cavendish遵循Priestel的思想设计了实验验证电力平方反比律，如果实验测定带电的
7、空腔导体的内表面确实没有电荷，就可以确定电力定律是遵从平方反比律的即,他测出不大于 0.02（未发表，100年以 后Maxwell整理他的大量手稿，才将此结果公诸于世。,静电基本现象与规律,温州大学物理与电子信息学院,库仑实验： 精度与十三年前Cavendish的实验精度相当库仑是扭称专家;只测电斥力扭称实验，数据只有几个，且不准确（由于漏电），不是大量精确的实验；,与万有引力类比得,静电基本现象与规律,温州大学物理与电子信息学院,定律表达：在真空中，两个静止的点电荷q1和q2之间的相互作用力大小和q1 与q2的乘积成正比，和它们之间的距离r平方成反比；作用力的方向沿着他们的联线，同号电荷相斥
8、，异号电荷相吸。,讨论,静电基本现象与规律,温州大学物理与电子信息学院,注意： k是引进单位制后引入的常数,上述公式并非都是大量实验的结果，是事实基础上理性思维的结果。,如力的方向：分析点电荷受力：只能沿联线，否则空间旋转180就不对称了,点电荷：忽略了带电体形状、大小以及电荷分布情况的电荷。,静电基本现象与规律,温州大学物理与电子信息学院,适用条件和范围精度,问题：已经学过的理想模型还有哪些？,静止：点电荷相对静止，且相对于观察者也静止,真空：为了除去其他电荷的影响，使两个点电荷只受对方作用。,答：不仅只有两个电荷；总作用力比真空时复杂些，但由于力的独立作用原理，两个点电荷之间的力仍遵循库仑
9、定律。因此可以推广到介质、导体,问题：真空条件破坏结果会如何？,范围精度：,静电基本现象与规律,温州大学物理与电子信息学院,电量单位MKSA国际标准单位,1库仑：当导线中通过1安培稳恒电流时，一秒钟内通过导线某一给定截面的电量为 1C=1As 若F= N, q1=q2= C, r= m 则 k=8.9880109Nm2/C2 9.00109Nm2/C2,例题分析与课堂小结,温州大学物理与电子信息学院,例题分析,例题1:P72 1-4 两个小球质量都是m,都用长度为l的细线挂在同一点，如图所示。若它们带上相同的电量，平衡时两线夹角为2 .设小球的半径可以忽略不计，求每个小球上的电量。,解：受力分析如板书,重力、拉力和库仑力平衡，根据平衡条件，如板书得,作业：P72 习题1-1,1-2,1-3,例题分析与课堂小结,温州大学物理与电子信息学院,课堂小结,1.理解电磁学课程体系与课程内容及其学习要求,2.库仑定律的建立过程、定律应用,谢谢大家！,温州大学物理与电子信息学院,静电的基本现象和基本规律,