2. 1785年，库仑(C.A.Coulomb，1736-1806)以他的扭秤实验得出静电作 用定律。从此，人类对电磁现象进入了定量研究。
3. 1786年，伽伐尼发现电流。
4. 1820年，奥斯特 (H. C. Oersted，1771-1851) 发现通电电流的磁效应。
安培（A. M. Ampère，1775-1836）发现电流之间的相互作用定律。
第八章 恒定电流的磁场 第九章 电磁感应 电磁场理论
本章目录 §7-1 物质的电结构 库仑定律 §7-2 静电场 电场强度 §7-3 静电场的高斯定律 §7-4 静电场的环路定律 电势 §7-5 电场强度与电势梯度的关系 §7-6 静电场中的导体 §7-7 电容器的电容 §7-8 静电场中的电介质 §7-9 有电介质时的高斯定律 电位移 §7-10 静电场的能量
3
3
t 底夸克
b
(
1 3
e)
顶夸克 (1 e) 3
夸克禁闭——夸克都3个一组“囚 禁”在强子中，没有 探测到自由的夸克。
3）电荷守恒定律
➢ 电荷守恒定律
实验证明：在一个与外界没有电荷交换的系统内， 无论经过怎样的物理过程，系统正、负电荷的电 量的代数和总是保持不变。
宏观物体因摩擦而生电、物质导电(conduction)、电离(ionization)、
化学反应等等过程，都遵从电荷守恒。
微观过程同样遵从电荷守恒，例如：
7.1887年，赫兹（H. Hertz，1857-1894）以实验证实了电磁波的存 在，并对麦克斯韦方程组进行了整理和简化。 8.1895年，洛伦兹（H. A. Lorentz，1853-1928）发表“电子论”并 给出电荷在电磁场中受力的公式。
至此，经典电磁理论的基础已经确立。 但是直到那时，实际上还不知道“电”的物理本质 究竟是什么？
• 光子的反粒子是它自己。
• 粒子与反粒子有相同的质量、寿命和自旋，但电荷与磁矩相反。
电量：带电体所带电荷的量值。
在SI制中，其单位为库仑（C）。
2）电荷的量子化
迄今为止，发现可以自由存在的电荷最小值为
e = 1.60210-19 库仑
它等于电子电荷的绝对值，被称为“基元电荷”
(elementary charge)。
电磁学
一、电磁学研究的对象 (Electromagnetism)
电荷 电场
电磁场
电流 磁场
物质 规律、联系、作用、效应
➢电磁应用
电 磁 波 的 传 播
磁记录
磁悬浮列车
二、电磁学的发展
1. 公元前585年，古希腊哲学家泰勒斯发现了摩擦起电；
16世纪末，吉尔伯特创造electricity，来源于希腊文“琥珀”。
密立根
1913年，密立根（R. A. Millikan，18681953）设计油滴 实验 ，直接测定了基元电荷的量值。 （ 1923年获诺贝尔 物理奖）
从可以自由存在的基本粒子，到原子核、原子、分子以及宏 观物质系统，其净电量都是e 的整数倍或者零，即电荷的量 子化 (quantized)。
Q =Ne N= 0、± （1、2、3…）
beauty truth
(bottom) (top)
-1/3 +2/3
5500 50000（？）
0
0
0
0
-1
0
0
+1
基本粒子有若干种夸克或反夸克组成。
质子由 u，u，d 组成，中子由 u，d，d 组成。
上夸克 u ( 2 e)
3
下夸克
d
( 1 e) 3
s 奇异夸克 ( 1 e) 粲夸克 c ( 2 e)
教学基本要求
一 掌握电场强度概念，掌握利用叠加原理分 析、求解电场强度的基本方法。
二 掌握静电场的高斯定理，掌握利用高斯定 理计算电场强度的条件和方法。
三 掌握静电场的环路定理和电势的概念，理 解用电势的叠加原理求电势的基本方法。
四 理解电势与电场强度的关系。
五 理解导体的静电平衡条件，能分析简单导 体系统在静电平衡时的电荷分布、电场强度和电势。
六 理解电介质的极化机理及其描述 。
七 理解电容器概念和典型的连接方式。了解 电容器的充、放电过程。
八 理解电场的能量和能量密度概念。
7-1 物质的电结构 库仑定律
一、电荷
1. 对电的最早认识： 摩擦起电和雷电
物体能产生电磁现象，可以归因于
物体带有电荷，以及电荷的运 动。电荷是粒子的一种属性。
2. 电荷的基本性质
1） 两类电荷：正电荷和负电荷； 同号相斥、异号相吸
宏观带电体所带电荷种类与组成它们的微观粒子所 带电荷种类有关：质子(+)、电子(-)和中子(不带电荷)。
电荷共轭对称性 (charge conjugate symmetry)
• 每一种粒子都有其相应的反粒子。 • 电子与正电子、质子与反质子、中子与反中子，等等。
• 夸克模型（quarks）
盖尔曼提出夸克模型 :
1e 3
2e 3
实验已经证实，强子内部存在着分别带 e/3 或 2e/3 电量的夸克，
但它们均以束缚态存在于强子内部，且每种夸克都存在它的反
夸克。 但是至今仍未找到可以自由存在的夸克。
6“味”夸克的名称、质量和有关量子数
Flavors (味)
down
5. 1831年，法拉第（M.Faraday，1791-1867）发现电磁感应现象，并提 出场和力线的概念，进一步揭示了电与磁的联系。
6. 1865年，麦克斯韦（J. C. Maxwell，1831-1879）集前人之大成，加上 他极富创见的关于感应电场和位移电流的假说，建立了系统的电磁场 理论，预言电磁波的存在，进而指出光的电磁本质。
Electric Charge (e) -1/3
Mass (MeV)
4
Strangeness number 0
Charm number
0
Beauty number
0
Truth number
0
up strange
+2/3 -1/37Biblioteka 1500-1
0
0
0
0
0
0
charmed
+2/3
1300 0 +1 0 0
1897年，汤姆逊（J. J. Thomson，1856-1940）在阴极射 线管中发现了电子(e -)，这是人类历史上发现的第一个基本粒 子。
此后，物理学家们陆续发现了一大批带电的或电中性的粒子， 其中包括质子(p)、正电子(e+)和中子(n)。
三、电磁学的内容
第七章 静止电荷的电场 导体和电介质中的静电场