电磁学Electromagnetics教学课件.ppt

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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,结

5、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息学

6、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空腔导体的内表面

7、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，异号电荷相吸。,

8、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定律。因此可以推广到

9、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,