物理学ppt课件--静电现象和静磁现象的研究-资料

,*,大学物理教研室,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,从静电现象到电磁波,“自从牛顿奠定理论物理学基础以来，物理学的公理基础换句话说，就是我们关于实在结构的概念最伟大的变革，是由法拉第和麦克斯韦在电磁学方面的工作所引起的。”,爱因斯坦,从静电现象到电磁波 “自从牛顿奠定理论物理学,1,伽利略和牛顿所取得如此伟大成就，是因为他们把科学思维和实验研究很好地结合在一起，为力学的发展开辟了一条正确的道路。,电磁学构成了经典物理学的另一重要分支。随着一个个电磁学研究成果的取得，全部物理学归纳为力学的机械论观点宣告彻底失败。,电磁理论的建立，完成物理学史上又一次大综合,经典力学的建立，是物理学史上第一次大综合,伽利略和牛顿所取得如此伟大成就，是因为他们把科学,2,1905年爱因斯坦建立,狭义相对论,1865年麦克斯韦提出,电磁场理论,1820年,奥斯特发现,电流对磁针的作用,公元前600年,1831年,法拉第发现,电磁感应,古希腊泰勒斯,第一次记载电现象,电磁理论的发展历程,1905年爱因斯坦建立 1865年麦克斯韦提出 1820年奥,3,本章将涉及下面一些科学家以及他们的重大发现，他们是：库仑、奥斯特、安培、法拉第和麦克斯韦等。,库仑,奥斯特,安培,法拉第,麦克斯韦,本章将涉及下面一些科学家以及他们的重大发现，,4,3-1 静电和静磁现象的研究,3-2 电流的产生及其磁效应,3-3 电磁感应定律,3-4 麦克斯韦电磁场理论的建立,与电磁波的发现,内容提要:,3-1 静电和静磁现象的研究内容提要:,5,3.1 静电和静磁现象的研究,一、静磁和静电现象的早期研究,1.我国古代电磁学,东汉的王充论衡乱龙篇,“顿牟(即玳瑁)掇芥，磁石引针”,战国末年的韩非子有度,“故先王立司南，以端朝夕”,商周时期的甲骨文中出现,“雷”，“电”,二字,宋代沈括梦溪笔谈,“常微偏东，不全南也”,3.1 静电和静磁现象的研究 一、静磁和静电现象的早,6,英国医生,吉尔伯特(,Gilbert),的,磁学论,最早总结前人对电磁研究的大量经验：,吉尔伯特,2.早期西方电磁学,伽利略称,“磁学论一书伟大得让人嫉妒,”,1）电与磁是两种不同的现象；,2）天然磁石本身具有磁性，玻璃和,琥珀摩擦才能带电；,3）证明磁引力不受纸片的影响；,4）磁铁切断仍有两极，没有单极的,磁铁存在。,英国医生吉尔伯特(Gilbert)的磁,7,3.静电现象的早期研究,1660年德国工程师,格里克,(Guericke,Otto von),发明了第一台摩擦起电机，之后对静电研究才迅速开展起来。,1729年英国科学家,格雷,(Gray),发现了导体与绝缘体的区别。,3.静电现象的早期研究 1660年德国工程师,8,1733年法国人,迪费（Du Fay）,经过实验区分出两种电荷。,他把玻璃上产生的电叫做,“,玻璃电”（后来富兰克林改称为正电）,琥珀树脂上产生的电叫做“树脂电”（改称为负电）。,同号电荷彼此相斥,异,号电荷彼此,相引,总结出静电作用的基本特性：,为了寻找一种保存电的方法，莱顿大学,物理学教授,马森布罗克,(Pieter von Musschen),在1746年发明了能收集电荷的“莱顿瓶”。,1733年法国人迪费（Du Fay）经过,9,在一个孤立的带电系统中，无论发生什么变化，系统所具有的,正负电荷电量的代数和,保持不变,。,4.电荷守恒定律：,1.电荷是物质的一种基本属性;,2.电荷有正负两种，,同号相排斥 异号相吸引;,4.电荷的基本性质:,3.,动画,在一个孤立的带电系统中，无论发生什么变化，系统所具有,10,1749年美国人,富兰克林(Franklin),注意到雷闪与放电有许多相同之处。,1752年他通过在雷雨天气将风筝放入云层，来进行雷击实验，证明了雷闪就是放电现象。,.富兰克林著名风筝实验,请问：雷电怎么形成的？,1749年美国人富兰克林(Franklin),11,在正常条件下电是以一定的量,存在于所有物质中的一种元素；,电跟流体一样，摩擦的作用可,以使它从一物体转移到另一物体，,但不能创造；,任何孤立物体的电总量是不变的；,摩擦时物体获得的电的多余部分叫做带正电，物体失去电而不足的部分叫做带负电。,富兰克林根据实验提出：,富兰克林,动画,在正常条件下电是以一定的量富兰克林根据实验提出：富兰,12,1931年由荷兰人,范德格拉夫,(Van de Graaff),发明，将机械能直接转换为电能的直流高电压发生器。,范德格拉夫起电机,应用:,范德格拉夫起电机可用于静电喷漆和除尘,以及部分高电压实验等。,原理:,尖端放电现象,动画,1931年由荷兰人范德格拉夫(Van d,13,罗比逊实验装置,二、库仑定律,(Coulombs law),1769年苏格兰人,罗比逊,(,Robison),实验证明：,1767年,普里斯特利,(,Priestley),电学历史和现状及原始实验,“电的吸引力与万有引力服从同一规律，即与距离平方成反比”,=0.06,指数偏差,罗比逊实验装置 二、库仑定律(Coulombs law),14,1777年法国科学院悬赏征求改良航海指南针中的磁针问题。,库仑认为磁针支架在轴上，,必然会带来摩擦，提出用细头发,丝或丝线悬挂磁针。研究中发现,线扭转时的扭力和针转过的角度,成比例关系，从而可利用这种装,置测出静电力和磁力的大小，这,导致他发明扭秤。,1777年法国科学院悬赏征求改良航海指南针,15,1875年库仑通过电扭秤实验，测得,=0.04，通过与万有引力类比，确信并提出了库仑定律：,在真空中，两个静止点电荷之间的相互作用力的大小与它们的电量,q,1,和,q,2,的乘积成正比，与它们之间的距离,r,的平方成反比，作用力的方向沿着它们的联线，同号相斥，异号相吸,库仑用扭秤测量电场力和磁场力，导出著名的库仑定律。,1875年库仑通过电扭秤实验，测得=0,16,C,2,/（Nm,2,）,如果令,F,12,表示,q,2,对,q,1,的作用力，,r,12,=,r,1,-,r,2,表示由,q,2,指向,q,1,的矢量，,e,表,示其单位矢量，,库仑定律,可以表示为：,r,1,r,2,z,y,x,o,r,21,r,12,F,12,F,21,+q,2,+q,1,式中比例系数,k,为,真空中的介电常数,C2/（Nm2）如果令F12表示q2对q1的作用,17,例:,在氢原子中，电子和质子间距约为5.310,-11,m。,两者间的万有引力为：,两者间的静电力为：,结论：库仑力远大于万有引力,例:在氢原子中，电子和质子间距约为5.310-11m。两,18,三、从库仑定律的建立看类比方法的重要性,库仑测得,=0.04，但他断定力与距离成平方反比，是成功运用类比方法的结果。,麦克斯韦对类比法的论述：“为了不用物理理论而得到物理思想，我们必须熟悉物理类比的存在。所谓物理类比，我指的是一种科学定律与另一种科学定律之间的部分相似性。它使得这两种科学可以相互说明。”,三、从库仑定律的建立看类比方法的重要性 库仑测得=0.04,19,汤川秀树也是类比法的成功运用者，他通过将核力和电磁力类比，成功地提出了核力的介子理论。他说：“类比是一种创造性思维的形式，假定存在一个人所不能理解的某物，他偶尔注意到这一物和他所熟悉的另一物的相似性。他通过将两者比较就可以理解他在此刻之前尚不能理解的某物。如果他的理解是恰当的，而且还没有人达到这样的理解，那么可以说，他的思维确实是创造性得到”。,汤川秀树也是类比法的成功运用者，他通过将核力和电磁力类比，成,20,有时简单的类比也会导致错误的结果。如惠更斯类比声波，认为光波也是纵波就错了。可见类比结果是否正确还得由实验检验。,有时简单的类比也会导致错误的结果。如惠更斯类比声,21,物理学ppt课件-静电现象和静磁现象的研究-资料,22,