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大学物理 II （电磁学）

办公室位置：海滨红楼 18 栋 206 邮箱： lichengy5@sysu.edu.cn 教材： 《 大学物理 》 张三慧 参考教材： 《 新概念物理教程：电磁学 》 赵凯华，陈熙谋 《 新概念物理教程：光学 》 赵凯华 高等教育出版社 《 物理学基础 》Halliday 著，赵凯华译 机械工业出版社. 大学物理 II （电磁学）. 李程远（物理与天文学院）. 考核方式： 闭卷统一考试（ 60% ） 平时 + 期中（ 20%+20% ）. 办公室位置：海滨红楼 18 栋 206 邮箱： lichengy5@sysu.edu.cn 课后作业和课件：

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大学物理 II （电磁学）

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  1. 办公室位置：海滨红楼18栋206 • 邮箱：lichengy5@sysu.edu.cn • 教材：《大学物理》张三慧 • 参考教材： • 《新概念物理教程：电磁学》 • 赵凯华，陈熙谋 • 《新概念物理教程：光学》 • 赵凯华 高等教育出版社 • 《物理学基础》Halliday著，赵凯华译 • 机械工业出版社 大学物理II（电磁学） • 李程远（物理与天文学院） 考核方式： 闭卷统一考试（60%） 平时+期中（20%+20%）

  2. 办公室位置：海滨红楼18栋206 • 邮箱：lichengy5@sysu.edu.cn • 课后作业和课件： • http://kiaa.pku.edu.cn/~cyli/ • 公开课： • http://open.163.com/special/opencourse/electricity.html • 交作业时间：每周三下午 • 助教：纪沐婕（行政楼8楼天琴中心）、 • 庄嘉伦、钟微（海滨红楼18栋220） 大学物理II（电磁学） • 李程远（物理与天文学院） 考核方式： 闭卷统一考试（60%） 平时+期中（20%+20%）

  3. 阶段复习 库伦定律：真空中两个静止的点电荷之间的作用力方向沿着两点之间的连线，作用力的大小F与两个点电荷的电量q1和q2成正比，和它们之间距离r的平方成反比。

  4. 阶段复习 Q q R 电场强度：单位 N/C或者V/m

  5. 阶段复习 电偶极子 电场具有叠加性（可积分性） . 求连续分布电荷体系在空间激发的场强。 . - +

  6. 阶段复习 == 电场是矢量，它穿过空间某一平面会产生电通量。 高斯定理：在真空静电场中，通过任意封闭曲面的电通量，等于该曲面包围的所有电荷之和除以

  7. + 阶段复习 用高斯定理求电场强度的一般步骤 对称性分析； 根据对称性选择合适的高斯面； 应用高斯定理计算. + + + + +

  8. 阶段复习 静电势能：电荷在静电场中具有的能量 等于将各电荷从无穷远处依次移动到当前状态下所要做的功的总和。 超距作用的观点：电荷系的能量储存在电荷当中。

  9. 阶段复习 静电场的能量：电荷体系的静电能储存在静电场中 既包含电荷体系的互能，又包含电荷的自能，不能应用于点电荷

  10. 阶段复习 电荷在外场中的能量： q,A 这仅仅是电荷与产生外场的电荷 体系的互能 q,B - +

  11. 阶段复习 点的电势：单位焦耳每库伦（伏特：J/C=V) 电势的分布与引入的检验电荷无关，也与我们移动检验电荷的路径无关（静电场的保守性）

  12. 阶段复习 一个电荷系的电场中任意一点的电势，等于每一个电荷在空间中单独存在时在该点产生的电势之和，当电荷连续分布时，该求和转变为对应的积分。 电势的叠加原理

  13. 阶段复习 两点之间的电势差，数值上等于将单位正电荷从A移到B时电场力作的功 自由电荷在静电场中自发运动，任意两点之间的动能增量等于两点之间的电势差乘以电荷的带电量。

  14. 阶段复习 空间中任意一点的场强等于该点电势梯度的负值，场强指向电势降低最快的方向 电势梯度：描述电势升高最快的方向的矢量

  15. 静电感应 物质的电性质按照电荷在物质中移动的难易程度将物质分为 n导体(conductor) ■导电能力极强的物体 ■常见的导体有金属、电解质水溶液、电离气体等 ■导体中存在着大量的自由电子 n绝缘体(电介质, dielectric) n半导体(semiconductor) n超导体(superconductor)

  16. 静电感应

  17. + + + + + + + + + + 感应电荷 静电感应 • 导体中的电荷在外电场中重新分布的现象。

  18. + + + + + + 导体的静电平衡 导体为等势体，内部电场为零 导体表面为等势面 导体表面的电场必须与表面垂直

  19. 高斯面 + 导体的静电平衡 • 在静电场中，导体在达到静电平衡后内部的电场强度等于零 • 静电平衡的导体内部的电荷为零 + + + + + + + + + - - - - - - -

  20. + + + + + + 导体的静电平衡 导体为等势体 导体内各点电势相等 导体表面为等势面

  21. + + + + + + + + + 高斯面 + 导体的静电平衡 静电平衡时带电导体上电荷的分布 实心导体 实心带电导体 导体内部无净电荷，电荷只分布在导体表面.

  22. + + + + + + + + + + 导体的静电平衡 空腔内无电荷分布的空腔带电导体，导体内表面是否带电？ 高斯面 与导体是等势体矛盾 空腔带电导体 空腔内无电荷时，电荷分布在外表面,　内表面无电荷.

  23. q -q 导体的静电平衡 • 在静电场中，导体在达到静电平衡后内部的电场强度等于零 • 导体表面的电场必须与表面垂直 高斯面 q + 空腔内有电荷+q时，空腔内表面有感应电荷-q，外表面有感应电荷+q． 空腔导体

  24. 静电屏蔽 均匀球形导体空腔，外表面的电荷分布与空腔内电荷的位置无关，始终均匀分布在外表面。 如果空腔内没有电荷，处于静电平衡状态的导体，电荷只会分布在导体的外表面，内部将没有电场。导体的内部将不受到外部电场的影响。 空腔导体将空腔和外部的区域分隔成为了两个静电隔离带，内外区域的电荷和电场分布都各自独立，这种现象叫“静电屏蔽”。

  25. 静电屏蔽 空腔导体将空腔和外部的区域分隔成为了两个静电隔离带，内外区域的电荷和电场分布都各自独立，这种现象叫“静电屏蔽”。

  26. 导体表面的电荷分布 处于静电平衡状态导体表面的面电荷密度分布与导体局部的曲率 成正比。 用无穷长导线连接导体球A和B， 达到静电平衡时A球表面和B球表面的电势相等。

  27. 导体表面的电荷分布 处于静电平衡状态导体表面的面电荷密度分布与导体局部的曲率 成正比。

  28. S  + + + + + + + + + + + + + + + + + 导体表面的电荷分布 • 导体表面附近场强与电荷面密度的关系 作扁圆柱形高斯面

  29. 尖端放电 • 带电导体尖端附近的电场特别大，可使尖端附近的空气 • 发生电离而成为导体产生放电现象． 2019年7月18日，深圳平安大厦被闪电击中。

  30. 尖端放电 + + + + + + + 发生时，放电云层底部和大地之间的电势差可以达到十亿伏特的量级。 - - - - - - - - + + + + + + +

  31. q1 q2 1 2 3 4 A B 导体表面的电荷分布 两块大导体平板，面积为S，分别带电q1和q2，两极板间距远小于平板的线度。求平板各表面的电荷密度。 由静电平衡条件，导体板内E = 0

  32. q1 q2 1 2 3 4 A B 导体表面的电荷分布 由静电平衡条件，导体板内E = 0

  33. 导体表面的电荷分布 • 有一外半径R1=10 cm，内半径R2=7 cm 的金属球壳，在球壳中放一半径R3=5 cm的同心金属球，若使球壳和球均带有q=10-8 C的正电荷，两球体上的电荷如何分布？球心电势为多少？ 作半径为r且与金属球壳同心的球形高斯面

  34. 导体表面的电荷分布 • 有一外半径R1=10 cm，内半径R2=7 cm 的金属球壳，在球壳中放一半径R3=5 cm的同心金属球，若使球壳和球均带有q=10-8 C的正电荷，两球体上的电荷如何分布？球心电势为多少？ 作半径为r且与金属球壳同心的球形高斯面 当

  35. 导体表面的电荷分布 • 有一外半径R1=10 cm，内半径R2=7 cm 的金属球壳，在球壳中放一半径R3=5 cm的同心金属球，若使球壳和球均带有q=10-8 C的正电荷，两球体上的电荷如何分布？球心电势为多少？ 作半径为r且与金属球壳同心的球形高斯面 当

  36. 导体表面的电荷分布 • 有一外半径R1=10 cm，内半径R2=7 cm 的金属球壳，在球壳中放一半径R3=5 cm的同心金属球，若使球壳和球均带有q=10-8 C的正电荷，两球体上的电荷如何分布？球心电势为多少？ 作半径为r且与金属球壳同心的球形高斯面 当

  37. 导体表面的电荷分布 • 有一外半径R1=10 cm，内半径R2=7 cm 的金属球壳，在球壳中放一半径R3=5 cm的同心金属球，若使球壳和球均带有q=10-8 C的正电荷，两球体上的电荷如何分布？球心电势为多少？

  38. 导体表面的电荷分布 • 有一外半径R1=10 cm，内半径R2=7 cm 的金属球壳，在球壳中放一半径R3=5 cm的同心金属球，若使球壳和球均带有q=10-8 C的正电荷，两球体上的电荷如何分布？球心电势为多少？

  39. +2q 导体表面的电荷分布 • 当用导线将两者连接后，与未连接前相比，系统的静电场能量将怎样变化？ （A）增大 （B）减少 （C）不变 （D）无法确定 内部的电荷中和掉，外表面仍带+2q电荷，外部电场分布不变

  40. - - - - R R q O - - - - 导体表面的电荷分布 • 在一个接地的金属球附近有一个电量为q（q > 0）的点电荷。已知球的半径为R，点电荷与球心距离为d = 2R。求金属球面上感应电荷的总电量q’。 点电荷q在球心O处的电势：

  41. - - - - R R q O - - - - 导体表面的电荷分布 在一个接地的金属球附近有一个电量为q（q > 0）的点电荷。已知球的半径为R，点电荷与球心距离为d = 2R。求金属球面上感应电荷的总电量q’。 感应电荷在球心O处的电势：

  42. - - - - R R q O - - - - 导体表面的电荷分布 在一个接地的金属球附近有一个电量为q（q > 0）的点电荷。已知球的半径为R，点电荷与球心距离为d = 2R。求金属球面上感应电荷的总电量q’。 金属球内部是等势体，接地表面其内部电势为0.

  43. 导体表面的电荷分布 均匀带电球壳表面所能达到的最大电势和电量 击穿电压

  44. 补充学完课本例14.1, 14.2 • 课后习题14.3, 14.5，14.7 作业

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