地球若不见了月亮什么时候会知道.PPT

微波爐 電力的問題被分成兩半： 計算電荷產生的電場 計算電場對電荷的施力 仲介 這樣的計算方法很方便，但似乎只是一個工具而已！ 想像一個電荷對附近的電荷施一超距力比較容易 訊息的傳遞不能快於光速！ 庫侖力像是一個超距力 想像地球對月球的引力是超距就有一些困難！ 場還有另外一個好處！ 地球若不見了，月亮什麼時候會知道？ 若引力是超距力，月亮會立刻知道！ 電荷分布 Q 在空間中產生電場 在點電荷 q 所在位置的電場對 q 施力 電場的引進使得電力有機會可以不再是超距力 我們可以合理地懷疑超距力是正確的概念！ Field Lines 有沒有一個辦法來將場的概念圖像化？ 將電場方向聯接起來，形成連續的線！ 兩個電荷時也是如此 Faraday 1791-1861 The Royal Society of London for the Improvement of Natural Knowledge 1660~ Nullius in Verba (Latin: On the words of no one), Sir Humphry Davy (1820-1827) Royal Institute 法拉第發明了場線！ 磁場線比較明顯易懂！ 1. 電場的方向即為當地電力線的切線方向。 電力線不能交叉。 場線的三個性質 電力線愈密，電場愈大！ 對於點電荷，同樣數目的電力線，到越遠處就分配到越大的球面，球面積正比於距離平方，所以電力線密度正好是距離反比，因此電力線密度正好是電場大小！ 2. 電場強度與當地電力線的密度成正比！ 通過當地一個垂直面的單位面積電力線數目。 3. 電力線不能中斷，只能由正電荷發出，由負電荷吸收！ fullerene C60 molecule 電場越來越有個性， 本身越來越像就是物理實體 電磁學 Electromagnetism 電磁場是我們討論的主角（而不是電荷與電流） 電磁場是多變數函數，偏微分會是我們主要的工具 電磁場的行為由馬克斯威爾方程式所控制 靜電學 Electrostatics 先討論與時間無關的場 電荷與電流都是穩定而與時間無關 但與時間無關場的花樣卻非常特別 靜止的粒子幾乎沒什麼可以研究！ What about F, the interaction? 交互作用 多粒子 動量修正 摩擦力 從微觀的角度來看，摩擦力分解開來後，和巨觀的摩擦力圖像非常不一樣！ 原子力 ? 磨擦力可以分解為較基本的原子力的組合！ 萬有引力就不一樣！它無法再分解為其他作用力的組合！ 基本交互作用力！ 基本交互作用力！ 強力與弱力只在微觀世界才能觀察的到！ 重力太過微弱，在日常生活也只扮演有限角色！ Electricity 電力 電磁基本交互作用卻在巨觀世界就可以很容易觀察的到！ 有吸力，也有斥力 同性相斥 Spark 電火花 當電場超越一臨界值後，空氣中原子會被游離，離開原子的電子撞擊其他原子時便會發光，因此光是沿電子導電的路徑！ Franklin發現正負電會中和 靜電力在自然現象扮演重要角色！ Coulomb首先將電學研究量化 庫倫定律 Q1 Q2 Q3 q F2 F1 F3 考慮一群固定的電荷分布 Qi以及一個可動的小電荷 q 小電荷所受的總電力： 電力向量疊加 ri 是第 i 個電荷與 q 的距離 Electric Field 電場只與 q 的位置相關，與 q 的電荷量無關 Q1 Q2 Q3 q F2 F1 F3 E 想像 q 漸漸趨近於零….電場依舊存在吧！ 空山不見人，但聞人語響，返影入深林， 復照青苔上。 Electric Field 定義 計算方法 電場遍佈整個空間 電場只與 q 的位置相關，與 q 的電荷量無關 Q1 Q2 Q3 q F2 F1 F3 E 電場是空間的性質 電場是一個方便的計算工具 電場就是會讓位於當地的電荷 q 得到靜電力 qE 的空間的物理性質 點電荷周圍的電場 ri 是第 i 個電荷與 q 的距離 Q1 Q2 Q3 q F2 F1 F3 小電荷所受的總電力等於個別電力的疊加 小電荷移開後，空間中總電場等於個別電場的向量疊加！ 一個電荷的電場 一群電荷的電場 電偶極 Electric Dipole E 隨距離的三次方成反比 電場只和電偶極矩有關 Sprite 超越該處空氣的臨界電場因而放電。 在較低處電場雖較大，但空氣密度益較大，臨界電場亦大。 在均勻電場中的電偶極 受力為零 力作用點不同，力矩不為零： 電偶極的行為完全由電偶極矩決定！ 電偶極會趨向電偶極矩與電場方向相同。 位能與位置無關，只與角度有關