《大学物理(张三慧版)》电磁学总结(基础知识)
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电磁学知识点引言:电磁学是物理学领域中的一个重要分支,研究电荷和电流所产生的电场与磁场及它们之间的相互作用。
本文将重点介绍电磁学的基础知识点,包括库仑定律、安培定律、麦克斯韦方程组以及电磁波等内容,以帮助读者更好地理解电磁学的基本原理和应用。
一、库仑定律库仑定律是电磁学的基础之一,描述了两个电荷之间的相互作用力。
根据库仑定律,两个电荷之间的力与它们的电荷量成正比,与它们之间的距离的平方成反比。
这一定律可以用以下公式表示:F = k * |q1 * q2| / r^2其中F是两个电荷之间的作用力,q1和q2分别是这两个电荷的电荷量,r是它们之间的距离,k是一个常数,被称为库仑常数。
二、安培定律安培定律是描述电流所产生的磁场的原理。
根据安培定律,通过一段导线的电流所产生的磁场的大小与电流的大小成正比,与导线到磁场点的距离成反比,磁场的方向则由右手螺旋定则确定。
安培定律可以用以下公式表示:B = (μ0 / 4π) * (I / r)其中B是磁场的大小,μ0是真空中的磁导率,约等于4π x 10^-7 T·m/A,I是电流的大小,r是观察点到电流所在导线的距离。
三、麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组是电磁学的基本方程组,总结了电磁学的基本定律和规律。
麦克斯韦方程组包括四个方程,分别描述了电荷和电流的电场和磁场之间的关系,以及它们的传播规律。
这些方程是:1. 麦克斯韦第一方程(电场高斯定律):∇·E = ρ / ε02. 麦克斯韦第二方程(磁场高斯定律):∇·B = 03. 麦克斯韦第三方程(法拉第电磁感应定律):∇×E = -∂B/∂t4. 麦克斯韦第四方程(安培环路定律):∇×B = μ0 * J + μ0ε0 *∂E/∂t其中E是电场,B是磁场,ρ是电荷密度,ε0是真空中的介电常数,J是电流密度。
四、电磁波电磁波是由电场和磁场相互作用而形成的一种传播现象。
大学物理电磁学知识点上学的时候,说到知识点,大家是不是都习惯性的重视?知识点就是掌握某个问题/知识的学习要点。
那么,都有哪些知识点呢?下面是店铺为大家整理的大学物理电磁学知识点,希望对大家有所帮助。
大学物理电磁学知识点篇1磁感应强度(magneticfluxdensity),描述磁场强弱和方向的物理量,是矢量,常用符号B表示,国际通用单位为特斯拉(符号为T)。
磁感应强度也被称为磁通量密度或磁通密度。
在物理学中磁场的强弱使用磁感应强度来表示,磁感应强度越大表示磁感应越强;磁感应强度越小,表示磁感应越弱。
磁感应强度的定义公式磁感应强度公式B=F/(IL)磁感应强度是由什么决定的?磁感应强度的大小并不是由F、I、L 来决定的,而是由磁极产生体本身的属性。
如果是一块磁铁,那么B的大小之和这块磁铁的大小和磁性强弱有关。
如果是电磁铁,那么B与I、匝数及有无铁芯有关。
物理网很多文章都建议同学们采用类比的方法来理解各个物理量。
我们用电阻R来做个对比。
R的计算公式是R=U/I;可一个导体的电阻R大小并不是由U或者I来决定的。
而是由其导体自身属性决定的,包括电阻率、长度、横截面积。
同样,磁感应强度B也不是由F、I、L来决定的,而是由磁极产生体本身的属性。
如果同学们有时间,可以把静电场中电容的两个公式来对比着复习、巩固下。
B为矢量,方向与磁场方向相同,并不是在该处电流的受力方向,运算时遵循矢量运算法则(左手定则)。
描述磁感应强度的磁感线在磁场中画一些曲线,用(虚线或实线表示)使曲线上任何一点的切线方向都跟这一点的磁场方向相同(且磁感线互不交叉),这些曲线叫磁感线。
磁感线是闭合曲线。
规定小磁针的北极所指的方向为磁感线的方向。
磁铁周围的磁感线都是从N极出来进入S极,在磁体内部磁感线从S极到N极。
磁感线都有哪些性质呢?⒈磁感线是徦想的,用来对磁场进行直观描述的曲线,它并不是客观存在的。
⒉磁感线是闭合曲线;磁铁的磁感线,外部从N指向S,内部从S 指向N;⒊磁感线的疏密表示磁感应强度的强弱,磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向。
大学物理电磁学知识点电磁学是物理学中一个重要的分支,涵盖了电荷、电场、磁场、电磁波等内容。
在大学物理学课程中,电磁学知识点是必不可少的。
本文将探讨一些关键的电磁学知识点,帮助读者更好地了解这一领域。
首先,我们来谈谈电荷和电场。
电荷是电磁学的基本概念,分为正电荷和负电荷。
在物体中,正负电荷相互吸引,相同电荷相互排斥。
电场是由电荷产生的力场,它描述了电荷对周围空间的影响。
对于一个点电荷Q来说,其周围的电场强度E与距离r成反比,符合库仑定律E=kQ/r^2,其中k是一个常数。
接下来,我们将探讨电场的另一个重要概念-电势。
电势是描述电场状态的一种物理量,它反映了单位正电荷在电场中所具有的能量。
在电势的概念中,我们引入了电势能和电势差。
电势能是指电荷在电场中所具有的能量,而电势差是指在单位正电荷移动时所做的功。
而物体的导体性质也与电磁学紧密相关。
导体是一种能够传导电流的材料,其内部的自由电子可以自由移动。
导体中的电荷分布是非常均匀的,所以电场在导体内外表面垂直分布。
此外,导体内的电场强度为零,这是由于导体内部的电荷分布所决定的。
当我们讨论电磁学时,不得不提磁场。
磁场是由磁荷和电流产生的。
磁荷是一种假想的磁性单极子,而电流则是电荷的流动。
磁场可以通过磁感应强度B来描述,它是反映物体对磁场的响应的一个物理量。
磁感应强度的单位是特斯拉(T),在磁场中的物体将受到一个磁力的作用。
当电荷和磁场相互作用时,将产生电磁感应现象。
法拉第电磁感应定律描述了电磁感应的规律。
当一个闭合线圈中的磁感应强度发生变化时,线圈中将会产生感应电动势。
这一定律也是电磁感应中电磁场与电荷之间相互转化的基础。
最后,我们来谈一谈电磁波。
电磁波是一种电场和磁场相互关联扩展传播的现象。
电磁波有许多不同的频率和波长,包括射频、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。
这些电磁波在现代通信、医疗、无线电和电视等领域中都有着广泛的应用。
以上是一些大学物理电磁学的基本知识点。
大学物理电磁学总结一、三大定律库仑定律:在真空中,两个静止的点电荷q1 和q2 之间的静电相互作用力与这两个点电荷所带电荷量的乘积成正比,与它们之间距离的平方成反比,作用力的方向沿着两个点电荷的连线,同号电荷相斥,异号电荷相吸。
uuu r q q ur F21 = k 1 2 2 er rur u r 高斯定理:a) 静电场:Φ e = E d S = ∫s∑qiiε0(真空中)b) 稳恒磁场:Φ m =u u r r Bd S = 0 ∫s环路定理:a) 静电场的环路定理:b) 安培环路定理:二、对比总结电与磁∫Lur r L E dl = 0 ∫ ur r B dl = 0 ∑ I i (真空中)L电磁学静电场稳恒磁场稳恒磁场电场强度:E磁感应强度:B 定义:B =ur ur F 定义:E = (N/C) q0基本计算方法:1、点电荷电场强度:E =ur r u r dF (d F = Idl × B )(T) Idl sin θ方向:沿该点处静止小磁针的N 极指向。
基本计算方法:urq ur er 4πε 0 r 2 1r ur u Idl × e r 0 r 1、毕奥-萨伐尔定律:d B = 2 4π r2、连续分布的电流元的磁场强度:2、电场强度叠加原理:ur n ur 1 E = ∑ Ei = 4πε 0 i =1r qi uu eri ∑ r2 i =1 inr ur u r u r 0 Idl × er B = ∫dB = ∫ 4π r 23、安培环路定理(后面介绍)4、通过磁通量解得(后面介绍)3、连续分布电荷的电场强度:ur ρ dV ur E=∫ e v 4πε r 2 r 0 ur σ dS ur ur λ dl ur E=∫ er , E = ∫ e s 4πε r 2 l 4πε r 2 r 0 04、高斯定理(后面介绍)5、通过电势解得(后面介绍)几种常见的带电体的电场强度公式:几种常见的磁感应强度公式:1、无限长直载流导线外:B = 2、圆电流圆心处:B = 3、圆电流轴线上:B =ur 1、点电荷:E =q ur er 4πε 0 r 2 10 I2R0 I 2π r2、均匀带电圆环轴线上一点:ur E=r qx i 2 2 32 4πε 0 ( R + x )R 2 IN 2 ( x 2 + R 2 )3 21 0α 23、均匀带电无限大平面:E =σ 2ε 0(N 为线圈匝数)4、无限大均匀载流平面:B =4、均匀带电球壳:E = 0( r < R )(α 是流过单位宽度的电流)ur E=q ur er (r > R ) 4πε 0 r 25、无限长密绕直螺线管内部:B = 0 nI (n 是单位长度上的线圈匝数)6、一段载流圆弧线在圆心处:B = (是弧度角,以弧度为单位)7、圆盘圆心处:B =r ur qr (r < R) 5、均匀带电球体:E = 4πε 0 R 3 ur E= q 4πε 0 r ur er (r > R ) 20 I 4π R0σω R2(σ 是圆盘电荷面密度,ω 圆盘转动的角速度)6、无限长直导线:E =λ 2πε 0 x λ 0(r > R ) 2πε 0 r7、无限长直圆柱体:E =E=λr (r < R) 4πε 0 R 2电场强度通量:N·m2·c-1)(磁通量:wb)(sΦ e = ∫ d Φ e = ∫ E cos θ dS = ∫s sur u r E d S通量u u r r Φ m = ∫ d Φ m = ∫ Bd S = ∫ B cos θ dS s s s若为闭合曲面:Φ e =∫sur u r E d S若为闭合曲面:u u r r Φ m = Bd S = B cos θ dS ∫ ∫s s均匀电场通过闭合曲面的通量为零。
大学物理电磁学知识点电磁学是物理学的一个基础分支,主要研究电荷在电磁场中的运动规律以及电磁场的生成和作用。
本文将介绍大学物理电磁学学科的主要知识点。
电场和电荷电荷是物质的一种基本属性,可以通过静电作用相互作用,分为正电荷和负电荷。
每个电荷都会产生一个电场,电场是描述电荷之间相互作用的物理场。
电场的强度取决于电荷的数量和位置。
电荷分布的不均匀会导致电场不均匀,从而产生电场线和等势面。
静电场和电势当电荷和电场都不随时间变化时,这种电场称为静电场。
静电场中,电荷间的相互作用力可以通过库仑定律来描述。
库仑定律表明,两个电荷之间的相互作用力正比于它们之间的距离平方,反比于它们的电荷量。
电场的电势能是一种能量形式,表示在电场中放置一个电荷时,电场由于空间位置的变化而发生的能量变化。
电场的电势可以通过积分来计算,计算公式如下:$$V=\\int_{P}^{A}-E\\cdot d \\vec{l}$$其中,V为电势,E为电场强度,$\\vec{l}$为路径微元,P为参考点,A为目标点。
感应电场和法拉第电磁感应定律感应电场是由于磁场变化而产生的电场。
当磁场的磁通量发生变化时,周围会产生感应电场,它的大小和方向与磁通量变化率成正比。
法拉第电磁感应定律描述了磁通量变化率和感应电动势之间的关系。
它表明,一个导体中的感应电动势正比于它的磁通量的变化率,即:$$\\varepsilon=-\\frac{d\\Phi}{dt}$$其中,$\\varepsilon$为感应电动势,$\\Phi$为磁通量。
磁场和洛伦兹力磁场也是一种物理场,它可以使运动中的电荷偏离原来的路径,产生磁力线。
磁场的大小和方向与电荷的运动状态有关。
洛伦兹力是运动电荷受到的磁场力。
洛伦兹力的大小可以通过以下公式计算:$$\\vec{F}=q(\\vec{E}+\\vec{v}\\times\\vec{B})$$其中,$\\vec{F}$为洛伦兹力,q为电荷量,$\\vec{E}$为电场强度,$\\vec{v}$为电荷的速度,$\\vec{B}$为磁场的磁感应强度。
大物电磁知识点总结一、电场1. 电场的概念:电场是一种物质周围的空间中存在的力场,它可以对带电粒子产生力的作用。
在空间的任意一点,电场强度的大小和方向决定了该点中带电粒子所受的电力的大小和方向。
电场的强度用电场强度矢量表示,单位是牛顿/库仑。
2. 电场的描述:电场可以由电场线来描述,电场线的密度表示了电场强度的大小,而电场线的方向表示了电场强度的方向。
在均匀电场中,电场线是平行的且等间隔分布的。
对于点电荷,其电场线以点电荷为中心呈放射状分布。
3. 电场叠加原理:当有多个电荷在同一点产生电场时,它们产生的电场可以叠加。
即在同一点的电场强度是矢量和,大小和方向由各电荷产生的电场强度方向和大小决定。
4. 电势能和电势:电场中的带电粒子会受到电场力的作用,从而具有电势能。
电场中单位正电荷所具有的电势能称为电势,用V表示,单位是伏特。
电场中的电势可以通过电势函数来描述,电场力可通过电势函数求导得到。
5. 电容器和电容:电容器是用来存储电荷和能量的元件,其电容量取决于电容器的几何形状和材料特性。
电容器两端的电位差称为电容器的电压。
电容器的电容量用法拉表示,单位是库仑。
6. 极板电容器:极板电容器是由两块平行金属板和介质组成的,当极板上施加电压时,金属板上会积聚电荷,从而形成电场。
极板电容器的电容量与极板的面积、介质的相对介电常数和极板之间的距离有关。
二、磁场1. 磁场的概念:磁场是指物质周围的空间中存在的力场,它可以对旋转的带电粒子或者带电体系产生力的作用。
对物质中的电流来说,它也可以产生磁场。
磁场的强度用磁场强度矢量表示,单位是特斯拉。
2. 磁感应强度和磁力:磁感应强度是描述磁场强度的物理量,用磁感应强度矢量表示,单位是特斯拉。
当带电粒子在磁场中运动时,会受到磁力的作用,磁力是与磁感应强度、电荷的速度和磁场之间的夹角有关的力。
3. 洛伦兹力和毕奥萨法尔定律:带电粒子在磁场中运动时,它会受到磁力的作用。
洛伦兹力是电场力和磁场力的合力,在磁场中受力的带电粒子将做圆周运动。
大学物理电磁学基础知识点汇总一、电场1、库仑定律库仑定律描述了真空中两个静止点电荷之间的相互作用力与它们电荷量的乘积成正比,与它们之间距离的平方成反比,作用力的方向沿着它们的连线。
其表达式为:$F = k\frac{q_1q_2}{r^2}$,其中$k$为库仑常量,$q_1$和$q_2$为两个点电荷的电荷量,$r$为它们之间的距离。
2、电场强度电场强度是描述电场力的性质的物理量,定义为单位正电荷在电场中所受到的力。
其表达式为:$E =\frac{F}{q}$。
对于点电荷产生的电场,其电场强度的表达式为:$E = k\frac{q}{r^2}$,方向沿径向向外(正电荷)或向内(负电荷)。
3、电场线电场线是用来形象地描述电场的一种工具。
电场线的疏密表示电场强度的大小,电场线的切线方向表示电场强度的方向。
静电场的电场线不闭合,始于正电荷或无穷远,终于负电荷或无穷远。
4、电通量电通量是通过某一面积的电场线条数。
对于匀强电场,通过平面的电通量为:$\Phi = ES\cos\theta$,其中$E$为电场强度,$S$为平面面积,$\theta$为电场强度与平面法线的夹角。
5、高斯定理高斯定理表明,通过闭合曲面的电通量等于该闭合曲面所包围的电荷量的代数和除以$\epsilon_0$。
即:$\oint_S E\cdot dS =\frac{1}{\epsilon_0}\sum q$。
高斯定理是求解具有对称性电场分布的重要工具。
二、电势1、电势电势是描述电场能的性质的物理量,定义为把单位正电荷从电场中某点移动到参考点(通常取无穷远处)时电场力所做的功。
某点的电势等于该点到参考点的电势差。
点电荷产生的电场中某点的电势为:$V = k\frac{q}{r}$。
2、等势面等势面是电势相等的点构成的面。
等势面与电场线垂直,沿电场线方向电势降低。
3、电势差电场中两点之间的电势之差称为电势差,也称为电压。
其表达式为:$U_{AB} = V_A V_B$。
电磁学部分总结静电场部分第一部分:静电场得基本性质与规律电场就是物质得一种存在形态,它同实物一样也具有能量、动量、质量等属性。
静电场得物质特性得外在表现就是:(1)电场对位于其中得任何带电体都有电场力得作用(2)带电体在电场中运动,电场力要作功——电场具有能量1、描述静电场性质得基本物理量就是场强与电势,掌握定义及二者间得关系。
电场强度电势2、反映静电场基本性质得两条定理就是高斯定理与环路定理要掌握各个定理得内容,所揭示得静电场得性质,明确定理中各个物理量得含义及影响各个量得因素。
重点就是高斯定理得理解与应用。
3、应用(1)、电场强度得计算a)、由点电荷场强公式及场强叠加原理计算场强一、离散分布得点电荷系得场强二、连续分布带电体得场强其中,重点掌握电荷呈线分布得带电体问题b)、由静电场中得高斯定理计算场源分布具有高度对称性得带电体得场强分布一般诸如球对称分布、轴对称分布与面对称分布,步骤及例题详见课堂笔记。
还有可能结合电势得计算一起进行。
c)、由场强与电势梯度之间得关系来计算场强(适用于电势容易计算或电势分布已知得情形),掌握作业及课堂练习得类型即可。
(2)、电通量得计算a)、均匀电场中S与电场强度方向垂直b)、均匀电场,S法线方向与电场强度方向成 角c)、由高斯定理求某些电通量(3)、电势得计算a)、场强积分法(定义法)——根据已知得场强分布,按定义计算b)、电势叠加法——已知电荷分布,由点电荷电势公式,利用电势叠加原理计算第二部分:静电场中得导体与电介质一、导体得静电平衡状态与条件导体内部与表面都没有电荷作宏观定向运动得状态称为静电平衡状态。
静电平衡下导体得特性:(1)整个导体就是等势体,导体表面就是个等势面;(2)导体内部场强处处为零,导体表面附近场强得大小与该表面得电荷面密度成正比,方向与表面垂直;(3)导体内部没有净电荷,净电荷只分布在外表面。
有导体存在时静电场得计算1.静电平衡得条件原则: 2、基本性质方程:高斯定理场强环路定理3、电荷守恒定律二、静电场中得电介质掌握无限大、均匀得、各向同性得电介质得情况:充满电场空间得各向同性均匀电介质内部得场强大小等于真空中场强得倍,方向与真空中场强方向一致。
大学物理电磁学知识点在大学物理的学习中,电磁学这一部分那可真是让人又爱又恨。
它就像一个神秘的魔法世界,充满了各种奇妙的现象和规律,不过要想真正掌握它,可得下一番功夫。
就拿库仑定律来说吧,这可是电磁学里的基础。
想象一下,两个小小的电荷,就像两个调皮的小精灵,它们之间的相互作用力居然可以用一个简单的公式来描述。
库仑定律告诉我们,它们之间的作用力大小与电荷量的乘积成正比,与它们之间距离的平方成反比。
这听起来好像挺简单,但你要是深入去想,就会发现这里面的奥妙无穷。
比如说,当电荷量增加一倍时,作用力就会增大一倍;而当距离增大一倍时,作用力就会减小到原来的四分之一。
这就像是在玩一个精细的平衡游戏,每一个数字的变化都能带来完全不同的结果。
再来说说电场。
电场这个概念,一开始真的让人摸不着头脑。
你看不见它,摸不着它,但它却实实在在地存在着。
想象一下,在一个空旷的空间里,有一个电荷静静地待在那里,然后周围的空间就像被它施了魔法一样,形成了一个电场。
其他的电荷一旦进入这个区域,就会受到电场力的作用。
这就好像是一个无形的大网,笼罩着整个空间。
而且,电场的强度还会随着距离的变化而变化。
离电荷越近,电场强度就越大;离得越远,强度就越小。
这就像是一个以电荷为中心的力量辐射圈,越靠近中心,力量就越强。
还有那个高斯定理,这可真是个神奇的东西。
它说的是通过一个闭合曲面的电通量等于这个曲面所包围的电荷量除以真空中的介电常数。
一开始,我怎么都想不明白这个定理到底是怎么来的。
后来,老师给我们举了一个例子,就好像是在一个封闭的房间里,有一些会“发光”的电荷(当然这只是个比喻啦),这些光就是电场线。
而房间的墙壁就是那个闭合曲面。
通过计算从房间墙壁透出去的“光”的总量,就可以知道房间里“发光”电荷的多少。
这么一想,突然就觉得高斯定理也没那么难理解了。
说到电磁学,怎么能不提磁场呢?磁场就像是一个看不见的大迷宫,磁力线在其中穿梭。
当一个带电粒子在磁场中运动时,它会受到洛伦兹力的作用。
关于电磁学学习心得5篇a;电磁学是经典物理学的一部分。
它主要研究电荷、电流产生电场、磁场的规律,电场和磁场的相互联系,电磁场对电荷、电流的作用,以及电磁场对物质的各种效应等。
下面就是带来的电磁学学习心得,希望能帮助大家!电磁学学习心得1一、说明:课程性质:《电磁学》是为应用计算机专业本科学生开设的基础限选课。
教学目的:通过本课程的学习,应使学生掌握电磁学的基本原理和方法,并使学生在运用高等数学解决问题的能力,运用从特殊到一般、从局部到全局的分析认识事物的能力,用类比的方法研究和理解问题的能力;从复杂现象中抽象出本质建立物理图象或物理模型能力等方面得到初步训练。
教学内容:该课程主要讲授静电场、静电场中的导体和电介质、稳恒电流的磁场、电磁感应、电磁场和电磁波、交直流电路等内容。
按“掌握”、“理解”、“了解”三个层次来处理教学内容。
教学时数:36学时。
教学方式:本课本课程以课堂讲授为主,精讲多练,主要章节要安排一定的习题课。
在“静电场”,“稳恒,“稳恒电流和电路”,“稳恒电流的磁场”,“电磁感应”等章节中可适当安排一些自学内容,以提高学生的自学能力。
对安排自学的内容要提前布置自学提纲、思考题或讨论题,自学之后要适当小结;平时作业要密切配合所讲授内容,选题要具有典型性,难易适度,有思考余地,作业既要使学生加深理解所学的基本原理和概念,同时也要使学生受到分析问题,解决问题能力的训练。
期末闭卷考试,重点放在对重要理论知识的理解和应用上,尽量避免死记硬背的考试内容。
最后的考核成绩可由平时作业,期末考试的成绩综合评定。
二、本文:第一章静电场教学要点:静电场的基本定律——库仑定律,静电场的两条基本定理——高斯定理和环路定理,描述静电场的两个基本物理量——电场强度和电势等。
教学时数:6学时。
教学内容:第一节库仑定律电场强度 1.1库仑定律 1.2静电场 1.3电场强度1.4点电荷电场强度 1.5电场强度叠加原理 1.6电偶极子的电场强度第二节电场强度通量高斯定理 2.1电场线2.2电场强度通量 2.3高斯定理2.4高斯定理的应用举例第三节静电场的环路定理电势能 3.1静电场力所作的功 3.2静电场的环路定理 3.3电势能第四节电势电场强度与电势梯度 4.1电势点电荷电场的电势4.2电势的叠加原理4.3等势面电场强度与电势梯度考核要求:理解库仑定律及其适用条件;理解场的概念、理解场强迭加原理及其物理意义;能熟练运用迭加原理计算简单、典型带电体的电场分布;理解电通量的概念,理解静电场的环流定律和高斯定理的物理意义,了解它们在电磁场中的重要地位;掌握应用高斯定理计算电场分布条件和方法,并能熟练运用高斯定理求解有特定对称性分布的电荷所产生的电场的场强分布;理解引入电势概念的条件,理解电势的相对性,掌握用电势定义求空间电势分布的方法;理解电势迭加原理,并能熟练运用迭加原理计算简单、典型带电体的电势分布;掌握电势与场强的积分关系;理解场强与电势的微分关系;了解电势梯度的物理意义。
大学物理磁学总结磁学是物理学的一个重要分支,研究磁力以及与磁感应有关的现象和规律。
在大学物理学习中,磁学是必修的内容之一。
下面是一篇关于大学物理磁学的总结,希望对你有所帮助。
大学物理磁学主要包括磁场的产生、磁场对物质的作用以及电磁感应等内容。
首先,我们先来看一下磁场的产生。
磁场是由电流所产生的。
根据安培定律,当电流通过一段导线时,会在周围产生一个磁场。
在直导线产生的磁场中,磁力线由导线的方向出来,呈现环绕导线的环状。
根据右手定则,可以确定磁力的方向。
磁体也可以产生磁场。
可党是指各种物质通过一定的加工方法获得的物质的磁性。
磁体通常由铁磁体和非铁磁体两种材料组成。
铁磁体在外磁场的作用下,会被磁化,形成自己的磁场。
而非铁磁体在外磁场的作用下也会被磁化,但磁化程度较小。
接下来,我们来看一下磁场对物质的作用。
磁场对物质的作用主要表现在磁力和磁偶极矩的作用上。
磁力是磁场对带电粒子运动轨迹的影响力。
根据洛伦兹力定律,当带电粒子在磁场中运动时,会受到一个与速度和磁场方向垂直的力,即洛伦兹力。
磁力的大小与电荷、速度、磁场强度以及二者之间的夹角有关。
可以通过右手定则来确定洛伦兹力的方向。
磁偶极矩是磁体在外磁场作用下表现出的特性。
磁偶极矩包括电流元的磁偶极矩和磁体的磁化强度。
磁场对磁偶极子的作用力与磁场梯度有关,可以通过磁势能的定义来计算。
电磁感应是磁学中的一个重要现象。
根据法拉第电磁感应定律,当导体回路中的磁通量发生变化时,导体中就会产生感应电动势。
根据楞次定律,感应电动势的方向总是使得磁通量变化的效果减少。
电磁感应可以应用于发电和变压器等实际应用中。
此外,大学物理磁学还包括角动量磁矩以及磁场中的运动带电粒子等内容。
角动量磁矩是电子围绕原子核运动形成的磁偶极矩。
根据经典物理理论,电子的角动量磁矩与角动量呈正比。
而在磁场中运动的带电粒子会受到洛伦兹力的作用,改变其受力方向。
总的来说,大学物理磁学是一个广泛且复杂的领域,涵盖了磁场的产生、磁场对物质的作用以及电磁感应等内容。
大学物理电磁学总结
一、三大定律
库仑定律:在真空中,两个静止的点电荷q 1和q 2之间的静电相互作用力与这两个点电荷所带电荷量的乘积成正比,与它们之间距离的平方成反比,作用力的方向沿着两个点电荷的连线,同号电荷相斥,异号电荷相吸。
高斯定理:a) 静电场:0
i
i
e s
q
E d S εΦ=
=
∑⎰
(真空中)
b) 稳恒磁场:0m s
B dS Φ=
=⎰
环路定理:a) 静电场的环路定理:0L
E dl =⎰
b) 安培环路定理:
0i B dl I μ=(真空中)
12
212
r q q F k e r
= 电场强度:E 定义:0
F
E q =
(N/C) 基本计算方法: 点电荷电场强度:2
014r q E e r πε= 电场强度叠加原理:
21
1014n
n i
i ri
i i i q E E e r πε====∑∑
连续分布电荷的电场强度:
2022004,44r
v r r
s l dV E e r dS dl E e E e r r ρπεσλπεπε==
=⎰⎰⎰
高斯定理(后面介绍)
通过电势解得(后面介绍)
d F Idl B =⨯)(T)
方向:沿该点处静止小磁针的N 极指向。
02
4r
Idl e d B r
μπ⨯=
连续分布的电流元的磁场强度:
02
4r
Idl e B d B r μπ⨯==⎰⎰
安培环路定理(后面介绍) 通过磁通量解得 (后面介绍)
、点电荷:2014r
q E e r πε= 2、均匀带电圆环轴线上一点: 223204()qx E i R x πε=+ 3、均匀带电无限大平面:02E σε= 4、均匀带电球壳:0()E r R =< 20()4r
q E e r R r
πε=> 、均匀带电球体:30()4qr
E r R R
πε=< 20()4r
q E e r R r
πε=> 02E x λπε= 、无限长直圆柱体:0()E r R λ=
> s E d S ⎰ E dS 均匀电场通过闭合曲面的通量为零。
cos s B dS B =⎰
若为闭合曲面:
cos s
s
B d S B dS θ=
=
⎰
⎰
i i
s
q E d S ε==∑
⎰
注:静电场是有源场
可以求解E
磁场的高斯定理:
0s
B dS =
=⎰
注:磁场是无源场
静电场的环路定理:0L
E dl =⎰
注:静电场力是保守力;静电场是保守场、无旋场。
安培环路定理:
0L
L
B dl μ=∑⎰
注:磁场是有旋场。
可以就解B
静电场的功与电势能:静电场的功:0ab A E dl =
保守力的功等于势能的改变量
0E dl
一般设无穷远点电势能为0
0a
q E dl ∞
⎰
b W
磁场对电流的作用:
磁场对载流导线的作用:
L
F d F Idl B ==⨯⎰⎰
均匀磁场对平面在流线圈
的作用:
M m B =⨯(M 为磁力矩)
n m NISe =(m 为磁偶极子)
磁力的功:
2
1
21()m m m
m m A Id I I ΦΦ=Φ=Φ-Φ=∆Φ⎰
只有磁场:(洛伦兹力)F qv B =⨯
由于洛伦兹力与速度始终垂直,所以洛伦兹力对运动电荷做的功恒等于零。
既有电场又有磁场:
()F q E v B =+⨯
霍尔效应:
H
IB
R d
=,(1H R nq =)E dl ∞
b
a b a
V V E dl =-=
⎰
点电荷电场中的电势:
2
04q q dr r
πε=
点电荷系电场中的电势:
1
04i i
q r πε∑
电荷连续分布带电体电场中的电势:(
)V V V E i j k gradV x y z
∂∂∂=-++=-∂∂∂
磁场强度矢量H :
0r
B
B
H μμμ
=
=
(A·m -1)
有电介质的安培环路定理定理L
L
H dl I =∑⎰
传
磁场的能量
磁场能量体密度:磁场能量:m W =
电位移矢量D : 0r D E E εεε==(C·m -2) 有电介质的高斯定理:
0i s
i
D dS q =∑⎰
0i q 为自由电荷。
电场的能量 电场能量体密度:电场静电能:e W
计算电容思路: ()E D V →→→常见电容器:
平行板电容器:球形电容器:计算自感思路:()B H →Φ常见线圈自感:1、 长直螺线管:2、 无磁芯环形密绕线圈:μ感应电动势。
()b b
k a
E dl v B dl =⨯⎰
产生电动势的非静电力是洛伦兹力的一个分力。
的变化仅仅是由于磁场变化所引起的感应电动势。
v L
s d B
E dl d S dt t
ψ∂=
=-
=-∂⎰
⎰⎰
变化的磁场激发有旋电场作用于自由电荷引起感应
电动势。
楞次定律:(用于判断感应电流的方向)
闭合回路中,感应电流的方向总是使得它自身产生的磁通量反抗引起磁感应电流的磁通量的变化。
三、麦克斯韦电磁场理论简介。
1、电场的高斯定理。
(1)
(2)
0i s
s
s
s D d S D
d S D
d S q =
+=∑⎰
⎰
⎰内
(1)
D :静电场电位移矢量 (2)
D
:有旋电场电位移矢量
2、法拉第电磁感应定律。
(1)
(2)
m
L
L
L
d E dl E
dl E
dl dt
Φ=
+=-
⎰
⎰
⎰ (1)E :静电场电场强度 (2)
E
:有旋电场电场强度
3、磁场的高斯定理。
(1)
(2)
0s
s
s
B d S B
d S B
d S =
+=⎰
⎰
⎰
(1)
B :传导电流产生的磁感应强度 (2)
B :位移电流产生的磁感应强度
4、全电流安培环路定理。
(1)
(2)
D
L
L
L
L
d H dl H
dl H
dl I I dt
Φ=
+
=+
=∑⎰
⎰
⎰
全 (1)
H
:传导电流产生的磁场强度矢量 (2)
H
:位移电流产生的磁场强度矢量。