二、研究内容
电磁学主要研究内容为： 1．电场：静止电荷周围存在的一种效应，它主要表现为
对带电体有力的作用，这种效应就是由电场产生的。
2.磁场：在运动电荷或电流周围除电场之外存在的另一 种场，它表现为对磁铁或载流导体有力的作用。
由此可见电场与磁场都是以力的现象表现的，而力 是矢量场，因此电场与磁场都是矢量场。 3. 静电场：当电荷的电荷量及其位置均不随时间变化时 所产生的场。 4. 恒定磁场：由恒定电流所产生的磁场。 5.电路：电路是电磁学的一个组成部分，电路规律是电 磁场规律在电路问题上的具体应用．
6．时变电磁场：电荷及电流均随时间改变，它们产生 的电场和磁场也是随时间变化的，而且时变的电场和 时变的磁场可以相互转换，两者不可分割，它们构成 统一的时变电磁场。 因为电磁场是矢量场，为了研究电磁场特性，经常 应用的基本数学工具是矢量运算及分析。因此我们要 掌握矢量分析的主要概念、定理、公式及其应用。
正电荷：用丝绸摩擦过的玻璃棒上所带的电荷称为正电荷。
负电荷：用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷称为负电荷。
且同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引.
物体带电荷数量的多少，称为电量，常用符号Ｑ表示。在 国际单位制（SI）中，电量的单位是库仑，符号为Ｃ
3、电荷测量 （1）电量的测量
验电器 （金属球）
（金属箔）
一、学习电磁学的重要性
渗透到物理学的各个领域：
1.力学、声学、光学、固体物理、半化学、生物学的重要基础； 电化学、量子化学、生物电、参量探测…… 3.科学技术的理论基石。 电机、电器、电气、通信、雷达、电脑……
主要目标：培养正确分析问题解决问题的能力
(2)库仑定律（1785年，库仑通过扭称实验得到）
1785年库仑在大量实验的基础上，总结出了两个静止点 电荷相互作用力的规律。
库仑定律表述如下：真空中两个静止点电荷q1、q2间的 相互作用力的方向沿着它们的连线，同性相斥，异性相吸； 作用力大小与电量q1和q2的乘积成正比，与它们之间的距 离r的平方成反比。
qi C
2
三、物质的电结构 导体与绝缘体
1、物质组成与原子结构
核外电子 分子 原子 原子核 质子
中子
2、起电的物理解释 摩擦起电——用原子的玻尔模型说明：摩擦引起核外电子运 动速度V变大，克服原子核的束缚而发生转移。 感应起电——导体中自由电子在外电场力作用下从物体的一 部分转移至另一部分。
下求解电场的各种计算方法，或者反之。
• 静电场知识结构框图
• 静电场是本课程的基础。由此建立的物理概念、分析方 法在一定条件下可类比推广到恒定电场,恒定磁场及时变场。
§1 静电的基本现象和规律
一、电荷
1、摩擦起电 古代对电荷的研究：古希腊：勒斯的摩擦吸轻物；
汉 代：磁石引针。 物体由于摩擦有了吸引轻小物体的性质，它就带了电，有 了电荷，这种带电叫摩擦起电。 2、电荷种类 实验表明，自然界中只存在两类电荷。
(n=1, 2, …)。这称为电荷的量子性.
q = ne
e = 1.60210-19C n= ±1、±2、±3…
注：在宏观电磁现象中电荷的不连续性表现不出来。
1
3.电荷守恒定律(law of conservation of charge)：任何孤立体系 的电量，正负电荷的代数和在任何物理过程中始终保持不变 例：在核裂变中：29328U 23940Th 24He 电荷守恒定律适用于一切宏观和微观过程，是物理学中的普 遍基本定律之一。
第一 章 静电场
§1.1 静电场基本现象和基本规律 §1.2 电场、电场强度 §1.3 静电场的高斯定理 §1.4 电势及其梯度 §1.5 静电场中的导体 §1.6 电容和电容器
第一章 静 电 场
• 静电场： 相对观察者静止且量值不随时间变化的电荷所产生的电
场。 • 本章任务： 阐述静电荷与电场之间的关系，在已知电荷或电位的情况
三、学科特点及相关知识
1.特点： 理论性强 概念抽象 应用数学知识较多
2．相关知识： 具备大学物理与高等数学的扎实基础。
四、如何学好电磁学
电磁学的特点：新概念多，公式多，单位多，定 理多。
办法只有一个：认真学 课前认真读书，预习。 课上认真听讲，积极思考。 课下认真独立完成作业。
切实弄清物理概念； 弄清每个定理，公式的应用条件； 多思考，提出问题，回答问题，多做练习。
3、物质按导电性能分类
(1) 导体
价电子—自由电子，晶格，原子实 静电感应
(2) 绝缘体
束缚电荷(自由电子很少)
(3) 半导体
多数载流子—电子（n 型），空穴（p 型） p-n结
四、库仑定律
(1)点电荷 —— 理想模型
当带电体本身线度比带电体之间的距离小的多时，带电体 的形状、大小、体积对相互作用力的影响可以忽略不计，这 样的带电体。它是一种理想化的物理模型。
Text book: 电磁学 （赵凯华
陈熙谋）
Reference books:
2.电磁学1。电磁（学大学（物王楚理等通）用教程，陈秉乾等）
Reference books: 3.电磁学 （赵凯华等） 4.电磁学千题解 （张志翔） 5. 电磁学专题研究 （陈秉乾等）
6.电磁学 （张玉民等，科技大学） 7.电磁学 （贾起民等，复旦大学） 8.University Physics (卢德馨，南京大学）
静电计
动 静
(a) 验电器：张开情况可定性 说明电量多少。
图1-1
(b) 静电计：弧度刻尺上读数， 可用于测量电位。
电量的测量
（2）电荷正负判定
同性
张角变大
已带某种已知电荷
异性
图1-2 电荷正负的判定
张角变小
二、静电感应 电荷守恒定律
1、静电感应
静电感应实质上为电荷转移的过程。
A
B
(a) (c)
在真空中两个点电荷q1,q2之间的相互作用力为：
（b) (d)
2.电荷的量子性 粒子的电荷是量子化的(charge quantization )
迄今所知，电子是自 然界中存在的最小负电荷，质子是最小的
正电荷。它们的 带电量都是基本电荷e ： e =1.60217733×10-19库仑(C)
库仑是电量的国际单位。
实际物体所带电量只能是电子电量的整数倍。即 q =±n e