2021-2022學(xué)年高二物理競(jìng)賽課件：電磁現(xiàn)象的普遍規(guī)律

1、電磁現(xiàn)象的普遍規(guī)律重點(diǎn)：從特殊到一般，由一些重要的實(shí)驗(yàn)定律及一些假設(shè)總結(jié)出麥克斯韋方程。主要內(nèi)容： 討論幾個(gè)定律，總結(jié)出靜電場(chǎng)、靜磁場(chǎng)方程； 找出問(wèn)題，提出假設(shè)，總結(jié)真空中麥?zhǔn)戏匠蹋?討論介質(zhì)電磁性質(zhì)，得出介質(zhì)中麥?zhǔn)戏匠蹋?給出求解麥?zhǔn)戏匠痰倪呏店P(guān)系；引入電磁場(chǎng)能量、能流并討論電磁能量的傳輸。難點(diǎn)：電磁場(chǎng)的邊值關(guān)系、電磁場(chǎng)能量。庫(kù)侖定律和電場(chǎng)強(qiáng)度描述一個(gè)靜止點(diǎn)電荷對(duì)另一靜止點(diǎn)電荷的作用力QQ（場(chǎng)）1. 庫(kù)侖定律 靜電學(xué)的基本實(shí)驗(yàn)定律； Q 對(duì)Q的作用力為 ； 兩種物理解釋:超距作用：一個(gè)點(diǎn)電荷不需中間媒介直接施力與另一點(diǎn)電荷。（？）場(chǎng)傳遞：相互作用通過(guò)場(chǎng)來(lái)傳遞。對(duì)靜電情況兩種觀點(diǎn)等價(jià)源點(diǎn)電荷電

2、場(chǎng)強(qiáng)度它的方向沿試探電荷受力的方向，大小與試探點(diǎn)電荷無(wú)關(guān)。給定Q，它僅是空間點(diǎn)函數(shù)，因而靜電場(chǎng)是一個(gè)矢量場(chǎng)。電荷周?chē)臻g存在電場(chǎng)：即任何電荷都在自己周?chē)臻g激發(fā)電場(chǎng)。電荷電場(chǎng)電荷電場(chǎng)的基本性質(zhì)：對(duì)電場(chǎng)中的電荷有力的作用 描述電場(chǎng)的函數(shù)-電場(chǎng)強(qiáng)度場(chǎng)的疊加原理（實(shí)驗(yàn)定律） 電荷系在空間某點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度等于組成該電荷系的各點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的矢量和。Q1QnQi平行四邊型法則電荷密度分布 體電荷面電荷線電荷連續(xù)分布電荷激發(fā)的電場(chǎng)強(qiáng)度 對(duì)場(chǎng)中一個(gè)點(diǎn)電荷，受力 仍成立 dQPr若已知 ，原則上可求出 。若不能積分,可近似求解或數(shù)值積分。但是在許多實(shí)際情況 不總是已知的。例如，空間存在導(dǎo)體

3、介質(zhì)，導(dǎo)體上會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電荷分布，介質(zhì)中會(huì)出現(xiàn)束縛電荷分布，這些電荷分布一般是不知道或不可測(cè)的，它們產(chǎn)生一個(gè)附加場(chǎng) ，總場(chǎng)為 。因此要確定空間電場(chǎng)，在許多情況下不能用上式，而需用其他方法。靜電場(chǎng)對(duì)任一閉合曲面的通量等于面內(nèi)電荷與真空介電常數(shù)比值。它適用求解對(duì)稱性很高情況下的靜電場(chǎng)。它反映了電荷分布與電場(chǎng)強(qiáng)度在給定區(qū)域內(nèi)的關(guān)系，不反應(yīng)電場(chǎng)的點(diǎn)與點(diǎn)間的關(guān)系。電場(chǎng)是有源場(chǎng)，源為電荷。 1.高斯 定理 Erv它又稱為靜電場(chǎng)高斯定理的微分形式。它說(shuō)明空間某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度的散度只與該點(diǎn)電荷體密度有關(guān)，與其它點(diǎn)的無(wú)關(guān)。它刻畫(huà)靜電場(chǎng)在空間各點(diǎn)發(fā)散和會(huì)聚情況。它僅適用于連續(xù)分布的區(qū)域，在分界面上，電場(chǎng)強(qiáng)度一般不連續(xù)

4、，因而不能使用。由于電場(chǎng)強(qiáng)度有三個(gè)分量，僅此方程不能確定，還要知道靜電場(chǎng)的旋度方程。1. 環(huán)路定理 靜電場(chǎng)對(duì)任意閉合回路的環(huán)量為零。 說(shuō)明在回路內(nèi)無(wú)渦旋存在，靜電場(chǎng)是不閉合的。證明（不要求） 又稱為環(huán)路定理的微分形式，僅適用靜電場(chǎng)。 它說(shuō)明靜電場(chǎng)為無(wú)旋場(chǎng)，電力線永不閉合。 在分界面上電場(chǎng)強(qiáng)度一般不連續(xù)，旋度方程 不適用，只能用環(huán)路定理。 電場(chǎng)強(qiáng)度有三個(gè)分量方程，但只有兩個(gè)獨(dú)立 的方程。 ？ 17951799年在哥廷根大學(xué)學(xué)習(xí)，1799年獲博士學(xué)位。1870年任哥廷根大學(xué)數(shù)學(xué)教授和哥廷根天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)，一直到逝世。1855年2月23日在哥廷根逝世。他一生中共發(fā)表323篇（種）著作，提出404項(xiàng)科學(xué)創(chuàng)見(jiàn)（發(fā)表178項(xiàng)），在各領(lǐng)域的主要成就有： （1）關(guān)于靜電學(xué)溫差電和摩擦電的研究、利用絕對(duì)單位（長(zhǎng)度質(zhì)量和時(shí)間）法則量度非力學(xué)量以及地磁分布的理論研究；（2）利用幾何學(xué)知識(shí)研究光學(xué)系統(tǒng)近軸光線行為和成像，建立高斯定理光學(xué)；（3）天文學(xué)和大地測(cè)量學(xué)中，如小行星軌道的計(jì)算，地球大小和形狀的理論研究等；（4）結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)算，發(fā)展了概率統(tǒng)計(jì)理論和誤差理論，發(fā)明了最小二乘法，引入高斯定理誤差曲線。此外，在純數(shù)學(xué)方面，對(duì)數(shù)論、代數(shù)、幾何