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1、10.110.1 电场电场第三篇第三篇第三篇第三篇 电电电电 磁磁磁磁 学学学学电能是应用最广泛的能源；电能是应用最广泛的能源；电磁波的传播实现了信息传递；电磁波的传播实现了信息传递；电磁学与工程技术各个领域有十分密切的联系；电磁学与工程技术各个领域有十分密切的联系；电磁学的研究在理论方面也具有很重要的意义。电磁学的研究在理论方面也具有很重要的意义。110.110.1 电场电场18651865年麦克斯韦提出年麦克斯韦提出电磁场理论电磁场理论18201820年年奥斯特发现奥斯特发现电流对磁针的作用电流对磁针的作用17851785年年18311831年年法拉第发现法拉第发现电磁感应电磁感应古希腊泰
2、勒斯第古希腊泰勒斯第一次记载电现象一次记载电现象公元前公元前600600年年库仑定律使电磁学库仑定律使电磁学的研究从定性进入的研究从定性进入定量阶段定量阶段.19051905年爱因斯坦建立年爱因斯坦建立狭义相对论狭义相对论210.110.1 电场电场 第第 十十 章章 静静 电电 场场310.110.1 电场电场静电场静电场 相对观察者静止的电荷产生相对观察者静止的电荷产生的电场。的电场。稳恒电场稳恒电场 不随时间改变的电荷分布不随时间改变的电荷分布产生不随时间改变的电场。产生不随时间改变的电场。两个物理量两个物理量：场强、电势。场强、电势。一个实验规律一个实验规律：库仑定律。：库仑定律。两个
3、定理两个定理：高斯定理、环流定理。：高斯定理、环流定理。410.110.1 电场电场一一 电荷的量子化电荷的量子化2 种类种类:5 电荷的量子化电荷的量子化:3 性质性质:正电荷，负电荷正电荷，负电荷 库仑库仑（C）同种相斥，异种相吸同种相斥，异种相吸4 量度量度:强子的强子的夸克模型夸克模型具有具有分数电荷分数电荷（或或 电子电荷）电子电荷）但实验上尚未直接证明但实验上尚未直接证明.1 电荷：电荷：物质运动的一种属性物质运动的一种属性510.110.1 电场电场 19641964年，美国年，美国物理学家物理学家默里默里盖尔曼盖尔曼和和G.G.茨威格各自独立提出了茨威格各自独立提出了中子、质子
4、中子、质子这一类这一类强子是由更基本的单元强子是由更基本的单元Quark组成的。它组成的。它们具有分数电荷，是基本电量的们具有分数电荷，是基本电量的2/3或或-1/3倍。倍。最初解释最初解释强相互作用强相互作用粒子的理论需要三粒子的理论需要三种夸克，叫做种夸克，叫做夸克夸克的三种的三种味味，它们分别是上，它们分别是上夸克夸克(u)(u)、下夸克、下夸克(d)(d)和奇夸克和奇夸克(s)(s)。610.110.1 电场电场 麦克斯韦尔麦克斯韦尔 盖尔曼盖尔曼法拉第法拉第710.110.1 电场电场810.110.1 电场电场 1974年发现了年发现了J/粒子，引入第四种夸粒子，引入第四种夸克粲夸
5、克克粲夸克(魅夸克魅夸克)()(c)。19771977年发现了年发现了粒粒子，引入第五种夸克底夸克子，引入第五种夸克底夸克(b)。19941994年发年发现第六种夸克现第六种夸克顶夸克顶夸克(t)，人们相信这是最，人们相信这是最后一种夸克。后一种夸克。夸克理论认为，所有的夸克理论认为，所有的重子重子都是由三个都是由三个夸克组成的，比如质子夸克组成的，比如质子(uuduud)，中子，中子(uddudd)。丁肇中！丁肇中！910.110.1 电场电场著名科学家，著名科学家，很少考第一名的很少考第一名的!1010.110.1 电场电场重要人物！重要人物！杨振宁(Yang-Mills)1954提出SU
6、(2)规范场理论；1974年发现规范场和微分几何之间的联系。1110.110.1 电场电场 在在量子色动力学量子色动力学中，夸克除了具有中，夸克除了具有“味味”的特性外，还具有三种的特性外，还具有三种“色色”的特性，分别是的特性，分别是红、绿红、绿和和蓝蓝。（这里。（这里“色色”并非指夸克真的具并非指夸克真的具有颜色，而是借有颜色，而是借“色色”这一词形象地比喻夸克这一词形象地比喻夸克本身的一种物理属性）。本身的一种物理属性）。在量子色动力学中，一般物质是没有在量子色动力学中，一般物质是没有“色色”的，组成重子的三种夸克的的，组成重子的三种夸克的“颜色颜色”分别为分别为红、红、绿绿和和蓝蓝，因
7、此叠加在一起就成了无色的。因此，因此叠加在一起就成了无色的。因此计入计入6 6种味（，种味（，）和和3 3种种色色的属性，共有的属性，共有1818种夸克，另有它们对应的种夸克，另有它们对应的1818种反夸克。种反夸克。1210.110.1 电场电场夸克理论夸克理论认为：夸克都是被囚禁在粒认为：夸克都是被囚禁在粒子内部的，不存在单独的夸克。子内部的，不存在单独的夸克。一些人据此提出反对意见，认为夸克一些人据此提出反对意见，认为夸克不是真实存在的。然而夸克理论做出不是真实存在的。然而夸克理论做出的几乎所有预言都与实验测量符合的的几乎所有预言都与实验测量符合的很好，因此大部分研究者相信夸克理很好，因
8、此大部分研究者相信夸克理论是正确的。论是正确的。1310.110.1 电场电场夸克夸克是为了解释一些目前人类无法解释是为了解释一些目前人类无法解释的现象而提出的可能存在的假设，现在的现象而提出的可能存在的假设，现在人类人类只是大胆假设、科学求证，但人类只是大胆假设、科学求证，但人类一直没找到夸克存在的直接证据。一直没找到夸克存在的直接证据。1410.110.1 电场电场二二 电荷守恒定律电荷守恒定律 不管系统中的电荷如何迁移，系统的不管系统中的电荷如何迁移，系统的电荷的代数和保持不变电荷的代数和保持不变.（自然界的基本守恒定律之一）（自然界的基本守恒定律之一）电荷运动不变性：电荷运动不变性：即
9、具有相对论不变性即具有相对论不变性1510.110.1 电场电场电力电力（1 1）质子与电子之间电力比引力强）质子与电子之间电力比引力强 3939个数量级个数量级（2 2）长程力，存在于原子内部和宇宙天体之间）长程力，存在于原子内部和宇宙天体之间（3 3）吸引与排斥两种形式）吸引与排斥两种形式（4 4）电力比磁力要强的多）电力比磁力要强的多1610.110.1 电场电场库仑库仑 (C.A.Coulomb 1736 1806）法国物理学家，法国物理学家，17851785年通过年通过扭秤实验扭秤实验创立创立库库仑定律仑定律,使电磁学的研使电磁学的研究从定性进入定量阶段究从定性进入定量阶段.电荷的单
10、位库仑以他的电荷的单位库仑以他的姓氏命名姓氏命名.1710.110.1 电场电场 库仑定律库仑定律为为真空电容率真空电容率 点电荷：点电荷：抽象模型抽象模型受受 的的力力从施力电荷指向受力电荷的单位矢量从施力电荷指向受力电荷的单位矢量1810.110.1 电场电场大小：大小：方向：方向：和和 同号相斥，异号相吸同号相斥，异号相吸.1910.110.1 电场电场3.电力叠加原理电力叠加原理实验证明：多个点电荷存在时，任意一个点电荷实验证明：多个点电荷存在时，任意一个点电荷 受的静电力等于其它各个点电荷对它受的静电力等于其它各个点电荷对它 的作用力的矢量和。的作用力的矢量和。q1qoq2q3qn库
11、仑定律库仑定律电力叠加原理电力叠加原理是静止电荷相互作用是静止电荷相互作用 的基本定律的基本定律62010.110.1 电场电场10.1.4 电场电场库仑力如何传递？库仑力如何传递？两种观点两种观点近距作用近距作用超距作用超距作用近代物理学证明：近代物理学证明：电场电场电荷电荷q1电荷电荷 q2F12F21电场的基本性质：电场的基本性质：相对观察者静止的电荷激发的电场。相对观察者静止的电荷激发的电场。特点：特点：静电场与电荷相伴而生。静电场与电荷相伴而生。是电磁场的一种特殊形式是电磁场的一种特殊形式静电场静电场：1 对放其内的任何电荷都有作用力对放其内的任何电荷都有作用力2 电场力对移动电荷作功电场力对移动电荷作功72110.110.1 电场电场预习10.2-10.3！作业在西7守楼管理员那里购买22