2021-2022學年高二物理競賽課件：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：從特殊到一般，由一些重要的實驗定律及一些假設總結(jié)出麥克斯韋方程。主要內(nèi)容： 討論幾個定律，總結(jié)出靜電場、靜磁場方程； 找出問題，提出假設，總結(jié)真空中麥氏方程； 討論介質(zhì)電磁性質(zhì)，得出介質(zhì)中麥氏方程； 給出求解麥氏方程的邊值關(guān)系；引入電磁場能量、能流并討論電磁能量的傳輸。難點：電磁場的邊值關(guān)系、電磁場能量。庫侖定律和電場強度描述一個靜止點電荷對另一靜止點電荷的作用力QQ（場）1. 庫侖定律 靜電學的基本實驗定律； Q 對Q的作用力為 ； 兩種物理解釋:超距作用：一個點電荷不需中間媒介直接施力與另一點電荷。（？）場傳遞：相互作用通過場來傳遞。對靜電情況兩種觀點等價源點電荷電

2、場強度它的方向沿試探電荷受力的方向，大小與試探點電荷無關(guān)。給定Q，它僅是空間點函數(shù)，因而靜電場是一個矢量場。電荷周圍空間存在電場：即任何電荷都在自己周圍空間激發(fā)電場。電荷電場電荷電場的基本性質(zhì)：對電場中的電荷有力的作用 描述電場的函數(shù)-電場強度場的疊加原理（實驗定律） 電荷系在空間某點產(chǎn)生的電場強度等于組成該電荷系的各點電荷單獨存在時在該點產(chǎn)生的場強的矢量和。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)的電場強度 對場中一個點電荷，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。但是在許多實際情況 不總是已知的。例如，空間存在導體

3、介質(zhì)，導體上會出現(xiàn)感應電荷分布，介質(zhì)中會出現(xiàn)束縛電荷分布，這些電荷分布一般是不知道或不可測的，它們產(chǎn)生一個附加場 ，總場為 。因此要確定空間電場，在許多情況下不能用上式，而需用其他方法。靜電場對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。它適用求解對稱性很高情況下的靜電場。它反映了電荷分布與電場強度在給定區(qū)域內(nèi)的關(guān)系，不反應電場的點與點間的關(guān)系。電場是有源場，源為電荷。 1.高斯 定理 Erv它又稱為靜電場高斯定理的微分形式。它說明空間某點的電場強度的散度只與該點電荷體密度有關(guān)，與其它點的無關(guān)。它刻畫靜電場在空間各點發(fā)散和會聚情況。它僅適用于連續(xù)分布的區(qū)域，在分界面上，電場強度一般不連續(xù)

4、，因而不能使用。由于電場強度有三個分量，僅此方程不能確定，還要知道靜電場的旋度方程。1. 環(huán)路定理 靜電場對任意閉合回路的環(huán)量為零。 說明在回路內(nèi)無渦旋存在，靜電場是不閉合的。證明（不要求） 又稱為環(huán)路定理的微分形式，僅適用靜電場。 它說明靜電場為無旋場，電力線永不閉合。 在分界面上電場強度一般不連續(xù)，旋度方程 不適用，只能用環(huán)路定理。 電場強度有三個分量方程，但只有兩個獨立 的方程。 ？ 17951799年在哥廷根大學學習，1799年獲博士學位。1870年任哥廷根大學數(shù)學教授和哥廷根天文臺臺長，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項科學創(chuàng)見（發(fā)表178項），在各領域的主要成就有： （1）關(guān)于靜電學溫差電和摩擦電的研究、利用絕對單位（長度質(zhì)量和時間）法則量度非力學量以及地磁分布的理論研究；（2）利用幾何學知識研究光學系統(tǒng)近軸光線行為和成像，建立高斯定理光學；（3）天文學和大地測量學中，如小行星軌道的計算，地球大小和形狀的理論研究等；（4）結(jié)合試驗數(shù)據(jù)的測算，發(fā)展了概率統(tǒng)計理論和誤差理論，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)學方面，對數(shù)論、代數(shù)、幾何