《静止电荷的电场》PPT课件.ppt
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1、1,2,2005年春季学期 陈信义编,第1章 静止电荷的电场,电磁学(第三册),3,4,1.1 电荷,密立根(R.A.Millikan)带电油滴实验(19061917,1923年诺贝尔物理奖),1、电荷只有正、负两种,电磁现象归因于电荷及其运动,宏观电磁学电荷值连续,夸克(quark)带分数电荷 和 但实验未发现自由夸克(夸克囚禁),5,在不同惯性系中观测,同一带电粒子的电量相同。,4、电荷是一个洛仑兹不变量,5、有电荷就有质量,静质量为零的粒子,例如光子,只能是电中性的。,,但是,都精确电中性!,不确定关系:,例如:,质子动量:,6,1/40=8.9880109 Nm2/C2 9109 Nm
2、2/C2 0真空介电常数(Permittivity of vacuum)0=8.8510-12 C2/Nm2,1.2 库仑定律与叠加原理,7,平方反比规律(与万有引力定律类似),如果指数严格等于2,则光子静质量为零。,光子静质量上限为10-48 kg.,实验结果,8,【例】比较氢原子中的质子和电子间的库仑力和万有引力。,9,库仑力引力:,强力电磁力弱力引力,原子核中的核子(质子、中子)靠强力吸引,库仑排斥很弱。,宏观物体靠分子、原子间的库仑力维系。,10,二、电力的叠加原理,实验表明:两个点电荷之间的作用力并不因第三个点电荷的存在而改变。,在电磁场的量子效应中,经典叠加原理不成立。,11,1.
3、3 电场和电场强度,定义电场强度:,即,静止的单位正电荷所受的电力。,惯性系,点 p(x,y,z),12,场的观点 Maxwell电磁理论,静止电荷间的作用也可认为是“超距作用”,场的观点:电荷之间的相互作用是通过电场传递的,或者说电荷周围存在电场。,电场物质性的表现,真空(vacuum)什么都没有吗?,电磁场的零点振动,真空涨落,自发辐射,13,14,静电场 在相对场源电荷静止的参考系中观 测到的电场。,静止点电荷的电场,1.4 静止点电荷的电场及其叠加,电力的叠加原理电场叠加原理:,15,连续分布电荷的电场:,库仑定律+电场叠加原理 完备描述静电场,16,【例】求电偶极子中垂线远点的场强,
4、电偶极子(Electric dipole):,靠得很近的等量异号点电荷对,电偶极矩(Dipole moment):,17,电偶极子中垂线上远点的场强:,E r-3,比点电荷的电场的衰减得快。,18,【例】电场中的电偶极子,在均匀电场中,受合力为零。,在均匀电场中受的力矩:,力矩使 p 尽量和 E 方向一致。,电场不均匀,合力不为零。,在电场中,受力矩作用。,19,计算关于任意一点O的力矩:,20,对称性所有dE相互抵消,【例】求均匀带电细圆环轴线上任一点的场强,21,当xR时,圆环点电荷。,22,【例】求半径为 R,面电荷密度为 的带电圆盘 在轴线上产生的场强。,解.对半径为r,宽度为dr的圆
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