2006-4-29 1 (Electromagnetism) 2006-4-29 2 820 M í ?+è @¥Hr? ? ?è @MoT¨? p 1831 ME ?? èH??C` 1785 M o  e? L è ?¥ üZQ1? p èHD èHD   t ?D N ?=Qv8? t ?D N ?=Qv8? 1865 M ? X ?3 èH? ? ? 2006-4-29 3 èHD èHD = = ? ? áè? ?ú ?? ? ú ?? ? ?ì ^? ? ì ^? ? ×?H? ? ?ú ?? ? ?ú ?? ? ?? ?? ? ? ?? ? èH? ? ? X ?3 ? ? ? ? 2006-4-29 4 áè? áè? M?43?á? M?43?á? ¥è? ?á 3¥è? ¥è? ?á 3¥è? (Electrostatic Field) 2006-4-29 5 ?8-1 è? è? o ? p o ? p ?è?aμè? ?è?aμè? è? 0? è? 0? é0 é0 (+e)  è0 è0 (-e) è? o? è? o? (charge conservation) Baè? (electric charge) q X e 3 1 ± e 3 2 ± 2006-4-29 6 ?á? ?á? ?è? ?è? W¥MoT¨ W¥MoT¨ 1 r v 2 r v 21 r v 21 F v 12 F v 1 q 2 q y z x O 21 3 21 21 21 r r qq kF v v = =a o ? p =a o ? p (Coulomb’s Law) 2006-4-29 7 229 /CmN1099.8 ?×≈k 0 4 1 πε =k ? boèè  21 3 21 21 0 21 4 1 r r qq F v v πε = )m/(NC1085.8 2212 0 ?×= ? ε 21 3 21 21 21 r r qq kF v v = 2006-4-29 8 1? üZQ1¥) ? 1? üZQ1¥) ? 21 3 21 21 21 r r qq kF v v = ? ? ? ? ? ? ? ? 1760 M M u m ? u m ? Y a < bW¥ ( ( ?? ò_]? 1759 M M ?1à 06.0, 1 2 =∝ + δ δ r F · ? êμ · ? êμ δ 2006-4-29 9 1773 M M 5ó° I 02.0≤δ 1785 M M o  o  04.0=δ δ+ ∝ 2 1 r F 1759 M M ?1à 06.0=δ ? 1 04.2 r F ∝ ? 1 96.1 r F ∝ -5 105< ×δ ? X ?3 1971 M M -16 102.7< ×δ ;0á?é  g102< -47 0 ×m 2006-4-29 10 [ è è 1]1? _e0?è0Dé0-Wáè ? 1? _e0?è0Dé0-Wáè ? ?£μ? ?b ?£μ? ?b r = 5.29×10 -11 m  G = 6.67×10 -11 N?m 2 /kg 2 kg1011.9 31? ×= e m 2 2 0 4 1 r e F e πε = N1022.8 8? ×= 3 3  kg1067.1 27? ×= p m 2 r mm GF pe g = N1063.3 47? ×= 39 g e 1027.2 ×= F F 2006-4-29 11 ?8-2 è? < è? < è? è? ? ? T¨ è? è? è è ? ? electronic field 1. {è8μT¨ ? 2{è8è??M? Hè? ?S? 3.áè???C` 2006-4-29 12 B B .è? < è? < (electric field intensity) kè? kè? Llè l 0 q F v 0 q F E v v = ?ê N/C 1.è? < ^ O   vl???ê è? ? s?è? ? Z_1? è??? s?¥è? ?¥Z_ 2.è? <D kè?í1 2006-4-29 13 = = .?Fe ? ?Fe ? (superposition principle) + 0 q + 1 q ? 2 q 01 r v 02 r v F v 01 F v 02 F v 0201 FFF vvv += n FFFF 00201 v L vvv +++= 1.áè ?¥?Fe ? áè ?¥?Fe ? 2006-4-29 14 2.? <?Fe ? ? <?Fe ? 0 00201 0 q FFF q F E n v L vvv v ++ == n FFFF 00201 v L vvv +++= ∑ = =+++= n i in EEEEE 1 21 vv L vvv 2006-4-29 15 1.?è?¥? < ?è?¥? < 0 2 0 0 4 1 r r qq F v v πε = 0 q F E v v = 0 2 0 4 1 r r q v πε = + ? ? ? <9 ? P + r v q F v 0 q 2006-4-29 16 2.?è?"¥? < ?è?"¥? < ∑ = = n i i EE 1 vv ∑ = = n i i i i r r q 1 0 2 0 4 v πε 0 2 0 4 1 r r q E v v πε = 1 q 2 q 3 q 1 r v 3 r v 2 r v 1 O YF O YF 2006-4-29 17 è }0 è }0 ?′s|è? ?′s|è? F?¥"d q q e r v ?+ += EEE vvv ee rqp vv = è }  2006-4-29 18 2006-4-29 19 2 0 )2/(4 1 e rx q E ? = + πε [ è è 2] pè } ¥è? pè } ¥è? :(1) è?üé è?üé L  ?B?¥è? < L  ?B?¥è? < (2) è? ? è? ? L?<L  ?B?¥è? <b 3 3 (1) e r v A x x q? q+ O ? E v + E v 2 0 )2/(4 1 e rx q E + = ? πε 2006-4-29 20 ?+ ?=∴ EEE A ? ? ? ? ? ? + ? ? = 22 0 )2/( 1 )2/( 1 4 ee rxrx q πε 2 0 )2/(4 1 e rx q E + = ? πε e r v A x x q? q+ O ? E v + E v 2 0 )2/(4 1 e rx q E ? = + πε 2006-4-29 21 224 0 )2/1()2/1(4 2 xrxrx qxr ee e +? = πε ? ? ? ? ? ? + ? ? = 22 0 )2/( 1 )2/( 1 4 ee A rxrx q E πε p e =qr e   x>>r e 3 0 2 4 1 x qr E e A πε = Z_ x?_ 3 0 2 4 1 x p e πε = 1 4 2 2 << x r e 2006-4-29 22 3 0 2 4 1 x p E e A πε = e r v A x x q? q+ O ? E v + E v O  T 3 0 2 4 1 x p E e A v v πε = Dè ¥Z_Bá Dè ¥Z_Bá 2006-4-29 23 (2) )4/(4 1 22 0 e ry q EE + == ?+ πε q? q+ O y B y ? E v + E v θ B E v θθ coscos ?+ += EEE B θcos2 + = E 4/ 2/ cos 22 e e ry r + =θ 2006-4-29 24 [] 2/3 22 0 4/ 4 1 e e B ry qr E + ?= πε ? ? y>>r e H 3 0 4 1 y qr E e B πε = 3 0 4 1 y p e πε = Z_ xμZ_ μZ_ )4/(4 1 22 0 e ry q E + = + πε θcos2 + = EE B 4/ 2/ cos 22 e e ry r + =θ q? q+ O y B y ? E v + E v θ B E v 2006-4-29 25 O  T 3 0 4 1 y p E e B v v πε ?= Dè ¥Z_MQ Dè ¥Z_MQ 3 0 2 4 1 x p E e A v v πε = e r v A x x q? q+ O ? E v + E v q? q+ O y B y ? E v + E v θ B E v 3 0 4 1 y p E e B πε = 2006-4-29 26 Q dq¥? < ¥? < 3. ??s?è?¥? < ??s?è?¥? < qd P r v 0 2 0 d 4 1 d r r q E v v πε = 0 2 0 4 1 r r q E v v πε = ?è? ?è?  ??{è8¥? < ??{è8¥? < EE Q vv d∫= 0 2 0 d 4 1 r r q Q v πε ∫= E v d O s 2006-4-29 27 z35e5 35e5 :5s3 5s3 ,as as kEjEiEE zyx vvvv ++= kEjEiEE zyx vvvv dddd ++= EE Q vv d∫= 0 2 0 d 4 1 r r q Q v πε ∫= Q qd P r v E v d xx EE d∫= yy EE d∫= zz EE d∫= O s S s 2006-4-29 28 EE Q vv d∫= 0 2 0 d 4 1 r r q Q v πε ∫= Q qd P r v E v d O s S s dd Vq ρ= 8s? ?s? dd sq σ= Ls? dd lq λ= zè?í è?í 2006-4-29 29 è 3. !? b?μB ( {è°Lé1 L , 9è 1 Q L?μB P ? ? 7°L¥ <°  ?1 d , P ??°L  ¥ ?L-W ¥C?sY1 θ 1  θ 2  ?m ? 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