大学物理竞赛辅导——电磁学

大学物理竞赛概念与公式大学物理竞赛是一个旨在考察学生物理知识和解决实际物理问题能力的赛事。

参加此类竞赛需要一定的物理基础和对相关概念与公式的熟练运用。

本文将介绍一些常见的物理竞赛概念与公式，以帮助参赛者更好地准备和应对竞赛。

1. 力学篇力学是物理竞赛中重要的一部分，它研究物体的运动和相互作用。

以下是一些常见的力学概念与公式：(1) 速度和加速度：速度（v）指物体在单位时间内的位移变化，可以表示为：v = Δx / Δt其中，Δx为位移变化，Δt为时间变化。

加速度（a）指物体在单位时间内速度的变化率，可以表示为：a = Δv / Δt其中，Δv为速度变化，Δt为时间变化。

(2) 牛顿定律：牛顿第一定律：当物体的合力为零时，物体将保持匀速直线运动或保持静止。

牛顿第二定律：物体所受合力等于质量与加速度的乘积，可以表示为：F = ma其中，F为合力，m为物体的质量，a为物体的加速度。

牛顿第三定律：对于两个相互作用的物体，它们所受的力大小相等、方向相反。

(3) 动能和势能：动能（K）指物体由于运动而具有的能量，可以表示为：K = (1/2)mv^2其中，m为物体的质量，v为物体的速度。

势能（U）指物体由于位置而具有的能量，可以表示为：U = mgh其中，m为物体的质量，g为重力加速度，h为物体的高度。

2. 电磁篇电磁学是物理竞赛中另一个重要的领域，它研究电场、磁场以及它们的相互作用。

以下是一些常见的电磁概念与公式：(1) 库仑定律：库仑定律描述了点电荷之间的电力相互作用，可以表示为：F = k(q1*q2) / r^2其中，F为电力，k为比例常数，q1和q2为点电荷的电量，r为点电荷之间的距离。

(2) 电场强度：电场强度（E）指单位正电荷在某点上所受的力，可以表示为：E =F / q其中，F为正电荷所受的力，q为正电荷的电量。

(3) 磁场强度：磁场强度（B）指单位正电荷在某点上由于磁场力所受的力，可以表示为：B = F / (qv)其中，F为正电荷所受的力，q为正电荷的电量，v为正电荷的速度。

大学物理竞赛—电磁学题目训练知识点罗列1、电场和磁场的计算2、电能和磁能的计算3、有电解质和磁介质存在的情况4、电容器的电容和螺线管的自感互感5、静电场力和磁场力的计算6、动生电动势和感生电动势的计算例1：如图，两边为电导率很大的导体，中间两层是电导率分别为和的均匀导电介质，它们的厚度分别为d 1和d 2，导体的横截面积为S ，流过的电流为I 。

求：（1）两层导电介质中的电场强度；（2）每层导电介质两端的电势差。

1σ2σ12σσ12d d IISIjE σσ==SIE 11σ=SIE 22σ=SId d E U 11111σ==SId d E U 22222σ==解：（1）由欧姆定律的微分形式，有：于是：（2）根据电势的定义可得：解：例2一半径为的半球形电极埋在大地里，大地视为均匀的导电介质，其电导率为，求接地电阻。

rI1r 2r 跨步电压若通有电流I ，求半径为，两个球面的电压。

1r 2r σr 2d 1d 22rrr R R r rσπσπ∞∞===⎰⎰221112212d 111d ()22r r r r r R R r r r σπσπ===-⎰⎰12121211()2I V V IR r r σπ-==-211212111d ()2r r V V E r r r σπ-==-⎰另一种解法：j Eσ=22I j rπ=22I E rπσ⇒=rI1r 2r例3 两根长直导线沿半径方向引到铁环上A 、B 两点，并与很远的电源相连，如图所示。

求：环中心的磁感应强度。

A BI I OABI OI l 21l 21⎰B I 10d l m π40r 2=1l 1解：==I 1I 2R 2R 1l 2l 1=B =B 1B 2⎰B I 20d l m π40r 2=2l 2I l =I 21l 21其他几种变化：AoB:0=B O 处环心IO R⎪⎭⎫⎝⎛-=πI m 11200R B IO R⎪⎭⎫⎝⎛+=πI m 11200R B1IIabco2≠B12IIoab=B12abcdoII=B例4 半径为R 的木球上绕有细导线，所绕线圈很紧密，相邻的线圈彼此平行地靠着，以单层盖住半个球面，共有N 匝。

物理竞赛辅导——电磁学一、电磁学的主要内容 二、q 分布 E三、电势的计算四、B的计算 五、电磁感应六、电磁力、功、能一、 电磁学的主要内容 1、 研究对象2、 场方程式的意义3、 源激发场的规律4、 场对电荷的作用5、 电磁场的能量二、q 分布 EE 、D 高斯定理对称求E 、D 。

重点在对称性分析。

三、 电势的计算 1、 场的观点 2、 路的观点 四、B的计算 1． 电流 → B 2． 运动电荷 → B五、 电磁感应1、 感应电动势的计算公式2、 自感和互感3、 电路方程 六、 电磁力、功、能1、 带电粒子在电磁场中运动2、 静电力、静电能3、 安培力作功、磁能电磁学的最大特点——以场为主要的研究对象掌握静电场、稳恒磁场的各种计算 （包括场的分布及其对外作用） 熟悉电场与磁场之间的转化规律 电路元件（电容、电阻、电感）感含稳恒电场静E E E +=)(位含磁化电流传B B B +=)(麦克斯韦方程组的积分形式：一、电磁学的主要内容 1、研究对象——场、电荷2、场方程式的意义电荷 电场磁场麦克斯韦方程组的积分形式：全电流密度 t DJ J ∂∂+= 全全电流总是连续的，全电流是闭合的。

，有介质时正确⎰∑=⋅SS qS E ε内d 错误正确例：六届一、3⎰∑=⋅SS qS E ε内d 不成立（1）要明确定理的意义和适用范围仅适用于电荷以“平方反比律”激发的场。

E线不能闭合，可以引电势例：二届一、612,0 dBR R dt>>比较a,b 两点电势？整个回路2d d LSB dB E l S r t dt επ∂=⋅=-⋅=-∂⎰⎰感 12I R R ε=+，等效电路图12112()22()ab R R U IR R R εε-=-+=+120ab R R U >∴>,若12R R =,此时谈a,b 两点电势没有意义。

R 1R 2ab仅适用于场源电流闭合的情况。

有限长直导线，上式成立？（2）定理的应用不限于对称求E 、B电势简化B通量计算例：一届二、4试判断能否产生一个磁感应强度 r r f B)(=形式的磁场？解：作一半径为0r 的同心球面S ，用反证法4)( ˆd )(d 200≠=⋅=⋅⎰⎰r r r f r S r r f S B ssπ这违反B的高斯定理。

物理竞赛必备知识点总结一、力学1. 运动学（1）速度、加速度的定义及其计算方法；（2）匀变速直线运动的相关公式以及应用；（3）平抛运动、倾斜抛体运动的相关公式及其应用。

2. 动力学（1）牛顿三定律及其应用；（2）运动方程的推导和应用；（3）弹簧振子、简谐振动的相关公式及其应用；（4）摩擦力的计算及其应用。

二、热学1. 热力学基本概念（1）热力学系统、热力学平衡和热平衡的含义及其判定方法；（2）内能、热量和做功的关系；（3）理想气体状态方程及其应用。

2. 热力学第一定律（1）热功当量的含义及其计算；（2）绝热过程、等容过程、等压过程、等温过程的基本特征及其应用。

3. 热力学第二定律（1）卡诺循环的原理及其效率；（2）热机和制冷机的效率公式及其应用。

三、电磁学1. 电学基础（1）库仑定律及其应用；（2）电场强度、电势以及电势差的定义及计算方法；（3）电场中带电粒子的运动方程及其应用。

2. 磁学基础（1）洛伦兹力的计算及其应用；（2）电流和磁场的相互作用；（3）安培环路定理、比奥-萨伐特定律及其应用。

3. 电磁感应（1）法拉第电磁感应定律的条件和公式；（2）楞次定律的应用；（3）自感系数和互感系数的计算及其应用。

四、光学1. 几何光学（1）光的直线传播及其应用；（2）折射定律、全反射定律及其应用；（3）薄透镜成像公式、放大倍数计算及其应用。

2. 波动光学（1）双缝干涉、多缝干涉及其应用；（2）多普勒效应的计算和应用；（3）光的偏振和光栅原理及其应用。

五、原子物理1. 光电效应（1）光电效应的基本概念和实验事实；（2）光电发射功函数及其与光强的关系；（3）反光电效应及其应用。

2. 波尔模型（1）原子光谱的特点及其解释；（2）氢原子光谱的解释及其能级计算。

六、现代物理1. 相对论（1）相对论长度收缩及其推导；（2）相对论时间膨胀及其推导；（3）相对论动量和能量的变化及其应用。

2. 量子力学（1）波粒二象性及其实验事实；（2）薛定谔方程的基本概念及其应用；（3）不确定性原理的解释及其应用。

物理竞赛考纲物理竞赛考纲是指在物理竞赛中所要求的知识点和考查内容。

物理竞赛是一项考察学生物理知识和解题能力的竞赛活动，对参赛学生的物理基础和思维能力有较高的要求。

下面将从物理竞赛考纲的内容和特点进行介绍。

一、力学力学是物理竞赛考纲中的重要内容之一。

它研究物体的运动和力的作用。

在力学部分，学生需要掌握牛顿定律、动量守恒定律、能量守恒定律等基本原理。

此外，还要了解质点、刚体、弹性碰撞、圆周运动等相关概念和定理。

二、电磁学电磁学也是物理竞赛考纲中的重要内容。

它研究电荷的运动和电磁场的相互作用。

在电磁学部分，学生需要掌握库仑定律、电场、电势、电流、电磁感应等基本概念和定律。

此外，还要了解电容、电阻、电路等相关知识。

三、热学热学是物理竞赛考纲中的另一个重要内容。

它研究物体的热传导、热膨胀、热辐射等现象。

在热学部分，学生需要掌握热力学定律、热量和温度的概念、热平衡、热传导等基本知识。

此外，还要了解热容、热功、热效率等相关概念和计算方法。

四、光学光学也是物理竞赛考纲中的重要内容之一。

它研究光的传播和光与物质的相互作用。

在光学部分，学生需要掌握光的反射、折射、干涉、衍射等基本原理。

此外，还要了解透镜、光的波粒二象性等相关概念和定律。

五、其他内容除了上述几个重要的内容外，物理竞赛考纲还包括其他一些知识点，如原子物理、核物理、相对论等。

这些内容通常较为高级和复杂，对学生的物理素养和逻辑思维能力有较高的要求。

物理竞赛考纲的特点是综合性强、难度较大。

它要求学生对物理知识点有深入的理解和掌握，并能够熟练运用这些知识解决问题。

此外，物理竞赛还注重培养学生的实验能力和创新思维。

在竞赛中，学生不仅要能够解答理论问题，还要进行实验设计和数据分析。

物理竞赛考纲是物理竞赛中的重要指导文件，它规定了竞赛的知识点和考查要求。

参赛学生要根据考纲的要求，有针对性地进行学习和复习，提高自己的物理素养和解题能力。

同时，要注重培养实践能力和创新思维，做到理论联系实际，灵活运用物理知识解决问题。

物理竞赛电磁学教材
以下是一些电磁学教材，适合物理竞赛学习：
1. 《电磁学（上、下册）》郑晓光著
这本教材是中国科学院的高级物理教材之一，内容深入浅出，重点介绍了电磁学的基本原理和应用。

2. 《电磁学（上、下册）》大赞著
这本教材是清华大学物理系的经典教材，内容全面、详细，结合了数学推导和物理概念，适合对电磁学有一定基础的学生。

3. 《电磁学讲义》王学文著
这本教材是北京大学物理学院的教材，内容系统、全面，讲解清晰明了，适合初学者学习。

4. 《电磁学引论》Griffiths著
这本教材是国外著名的电磁学教材，内容严谨、深度适中，注重物理概念和数学推导的结合，适合深入学习电磁学的学生。

5. 《电动力学》Jackson著
这本教材是国外著名的电磁学教材之一，内容深入、理论严谨，适合对电磁学有一定理论基础的学生。

根据个人的学习需求和水平，可以选择适合自己的教材进行学习。

另外，参加物理竞赛还需要进行大量的练习和习题，建议结合教材进行习题训练，加深对电磁学知识的理解和应用能力的提高。

大学物理：电磁学电磁学是物理学的一个分支，主要研究电磁现象、电磁辐射、电磁场以及它们与物质之间的相互作用。

在本文中，我们将探讨电磁学的基本概念、历史背景、研究领域以及在现实生活中的应用。

一、基本概念1、电荷与电荷密度电荷是物质的一种属性，它可以产生电场。

电荷分为正电荷和负电荷。

电荷的分布可以用电荷密度来描述，它表示单位体积内所包含的电荷数量。

2、电场与电场强度电场是空间中由电荷产生的力线所形成的场。

电场强度是描述电场强弱的物理量，它与电荷密度有关。

3、磁场与磁感应强度磁场是由电流或磁体产生的场。

磁感应强度是描述磁场强弱的物理量，它与电流密度和磁场中的电荷有关。

4、电磁波电磁波是由电磁场产生的波动现象，它包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线等。

二、历史背景电磁学的研究可以追溯到17世纪和18世纪，当时科学家们开始研究静电和静磁现象。

19世纪初，英国物理学家迈克尔·法拉第发现了电磁感应定律，即变化的磁场可以产生电流。

1864年，英国物理学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦将法拉第的发现与自己的研究结合起来，提出了著名的麦克斯韦方程组，预言了电磁波的存在。

三、研究领域1、静电学：研究静止电荷所产生的电场、电势、电容、电导等性质。

2、静磁学：研究静止磁场以及磁体和电流所产生的磁场和磁场分布。

3、电磁感应：研究变化的磁场和电场以及它们之间的相互作用和变化规律。

4、电磁波：研究电磁波的产生、传播、散射、反射和吸收等性质以及在各种介质中的行为。

四、应用电磁学在现实生活中有着广泛的应用，如：1、电力工业：利用电磁感应原理发电、输电和用电。

2、通信工程：利用电磁波传递信息，包括无线电通信、微波通信、光纤通信等。

3、电子技术：利用电磁学原理制造电子设备，如电视机、计算机、雷达等。

4、磁悬浮技术：利用磁力使物体悬浮，减少摩擦和能耗。

5、医学成像：利用电磁波和磁场进行医学诊断和治疗。

大学物理电磁学知识点静电场中的知识点:静电场是指电荷分布不变的电场。

其中, XXX是指单位正电荷所受到的力, 其公式为E=F/q。

场强叠加原理指在同一点上受到多个电荷的作用时, 场强等于各个电荷场强的矢量和。

点电荷的场强公式为E=q/(4πεr^2)。

用叠加法求电荷系的电场强度的公式为E=∑Ei, 其中Ei是每个电荷的场强。

高斯定理是指电场线密度与电荷量成正比, 与距离成反比。

公式为E=∫dq/4πεr^2.电势是指单位电荷所具有的势能, 其公式为V=∫E·dl。

对于有限大小的带电体, 取无穷远处为零势点。

电势差的公式为Vb-a=∫E·dl, 电势叠加原理是指电势可以标量叠加。

点电荷的电势公式为V=q/(4πεr), 而电荷连续分布的带电体的电势可以通过电荷密度积分得到。

电荷q在外电场中的电势能的公式为V=q/(4πεr)。

移动电荷时电场力的功公式为w=q(Va-Vb)。

场强与电势的关系为E=-∇V。

导体的静电平衡条件包括内部电场为零和表面法向电场为零。

静电平衡导体上的电荷分布是指电荷只能分布在导体的表面上。

电容的定义为C=q/V, 其中平行板电的电容公式为C=εS/d。

电的并联的公式为C=∑Ci, 而串联的公式为1/C=∑1/Ci。

电的能量公式为We=CV^2/2, 电场能量密度公式为εE^2/2.电动势的定义是指单位电荷通过电源时所获得的能量。

静电场中的电介质知识点包括电介质中的高斯定理、介质中的静电场和电位移矢量。

真空中的稳恒磁场知识点包括毕奥-萨伐定律和磁场叠加原理。

毕奥-萨伐定律是指电流元产生的磁场与电流元、场点的位置和方向有关。

磁场叠加原理是指在同一点上受到多个电流元的作用时, 磁场等于各个电流元磁场的矢量和。

在若干个电流(或电流元)产生的磁场中, 某点的磁感应强度等于每个电流(或电流元)单独存在时在该点所产生的磁感强度的矢量和, 即mathbf{B}=\sum \mathbf{B}_i$$以下是要记住的几种典型电流的磁场分布:1)有限长细直线电流mathbf{B}=\frac{\mu I(\cos \theta_1-\cos \theta_2)}{4\pi a}$$其中, $a$为场点到载流直线的垂直距离, $\theta_1$、$\theta_2$为电流入、出端电流元矢量与它们到场点的矢径间的夹角。

大学物理电磁学知识点物理电磁学是物理学的一门重要分支，研究电磁力及其相互作用的现象和规律。

以下是大学物理电磁学的一些主要知识点：1.电场和电荷：电场是由电荷产生的，通过电场中的电荷之间的相互作用来描述电荷之间的力。

电荷分为正电荷和负电荷，同性电荷相斥，异性电荷相吸。

2.高斯定理：高斯定理是电场的一个重要性质，它描述了电场通量通过任何闭合曲面的总和与该曲面内的电荷量之间的关系。

即电场通量等于包围在闭合曲面内的电荷的总和的1/ε0倍（ε0为真空介电常数）。

3.电势：电势是描述电场中电荷的位置所具有的属性，用来描述电荷在电场中的状态和能量。

电势的单位是伏特。

电势差是指电势的差异，表示两点之间移动单位正电荷所需的能量。

4.电场强度：电场强度描述了电场中的力的大小和方向，在电荷附近的任意一点，电场强度的方向是从正电荷向负电荷方向，大小与距离平方成反比。

5.电荷的分布：电荷在不同情况下的分布形式不同，可以是点电荷、线电荷、面电荷或体电荷。

6.静电场：静电场是指电荷分布不随时间变化的电场，可以通过库仑定律来描述。

库仑定律描述了两个点电荷之间的电场强度和电势能之间的关系。

7.电介质：电介质是一种介质，具有不良导电性，可以极大地改变电场的分布，如绝缘体和电容器中的介质。

8.安培定律：安培定律描述了通过一个闭合回路的电流与围绕该回路的磁场之间的关系。

根据安培定律，磁场的强度与电流成正比，与回路周长成反比。

9.磁感应强度：磁感应强度是描述磁场的一种性质，它表示单位面积内磁场通过的磁感线数量。

磁感应强度的单位是特斯拉。

10.法拉第电磁感应定律：法拉第电磁感应定律描述了磁场变化时感生电动势的大小和方向。

当磁感线与回路交替或相对运动时，感生电动势将产生。

11.楞次定律：楞次定律描述了电流和磁场之间的相互作用，它表明感生电动势的方向总是使产生感生电动势的磁场的变化减弱。

12.麦克斯韦方程组：麦克斯韦方程组是描述电磁场的四个基本方程，包括高斯定律、法拉第电磁感应定律、安培定律和法拉第定律。

全国物理竞赛知识点总结物理竞赛是对学生物理素养的综合考量，要求学生对物理知识的掌握、科学思维的运用和物理实验的技能都需要有一定的水平。

下面将对物理竞赛的一些重点知识点进行总结。

1. 力学力学是物理竞赛的重点内容之一，包括静力学、动力学和运动学等。

静力学主要讲述物体在力的作用下的静止情况，需掌握平衡的条件以及杠杆、滑轮等简单机械的运用。

动力学主要讲述物体在力的作用下的运动情况，需掌握牛顿三定律、动量守恒定律、能量守恒定律等基本定律。

运动学包括直线运动、曲线运动等，需要能够分析运动图像、速度、加速度等。

2. 热学热学是物理竞赛的另一重点内容，包括热力学和热传导等。

热力学主要讲述物体的热平衡和热力学定律，需要掌握理想气体状态方程、内能、热量等概念。

热传导主要涉及导热方程、热传导系数等内容，需要能够分析传热现象。

3. 电磁学电磁学是物理竞赛的重要内容之一，包括电荷、电场、电动势、电流、电磁感应等。

需要掌握库仑定律、高斯定律、安培定律等，能够分析电场和电路中的问题。

4. 光学光学是物理竞赛的重点内容之一，包括几何光学和物质光学。

需要掌握光的反射和折射规律，能够分析镜片和透镜等光学器件的特性。

5. 原子物理原子物理是物理竞赛的重要内容之一，包括原子结构、原子光谱、原子核、核反应等。

需要掌握玻尔模型、光子效应、核衰变等内容。

以上是物理竞赛的一些重点知识点总结，希望对参加物理竞赛的同学有所帮助。

物理竞赛需要学生在知识储备、思维能力和实验技能等方面都有一定的水平，学生需要多加练习和思考，才能取得好的成绩。

祝愿参加物理竞赛的同学取得好成绩！。

大学物理电磁学课件一、引言电磁学是物理学的一个重要分支，主要研究电磁现象及其规律。

电磁学的研究对象包括电荷、电场、磁场、电磁波等，这些现象在日常生活和科技领域具有广泛的应用。

本课件旨在介绍大学物理电磁学的基本概念、基本理论和基本方法，帮助学生建立电磁学的知识体系，提高解决实际问题的能力。

二、电荷与电场1.电荷电荷是物质的一种属性，分为正电荷和负电荷。

自然界中存在两种电荷，分别是电子和质子。

电子带负电，质子带正电。

电荷的量称为电荷量，单位是库仑（C）。

2.电场电场是描述电荷之间相互作用的物理量。

电场强度是电场的一种表现形式，表示单位正电荷所受到的电场力。

电场强度的单位是牛顿/库仑（N/C）。

电场线是一种用来表示电场分布的工具，从正电荷出发，指向负电荷。

3.电势与电势差电势是描述电场中某一点电荷势能的物理量。

电势差是指两点间电势的差值。

电势差的单位是伏特（V）。

电场力做功与电势差之间存在关系：W=qΔV，其中W表示电场力做的功，q表示电荷量，ΔV 表示电势差。

三、电流与磁场1.电流电流是电荷流动的现象。

电流的方向规定为正电荷的流动方向。

电流的强弱用电流强度表示，单位是安培（A）。

2.磁场磁场是描述磁体之间相互作用的物理量。

磁感应强度是磁场的一种表现形式，表示单位长度电流所受到的磁场力。

磁感应强度的单位是特斯拉（T）。

磁场线是一种用来表示磁场分布的工具，从磁南极指向磁北极。

3.电磁感应电磁感应是指磁场变化引起电场的变化，从而导致电流的产生。

法拉第电磁感应定律描述了电磁感应现象：ΔΦ/Δt=-E，其中ΔΦ表示磁通量的变化，Δt表示时间的变化，E表示感应电动势。

四、电磁波1.电磁波的产生电磁波是由电场和磁场交替变化而产生的一种波动现象。

当电荷加速运动时，会产生变化的电场和磁场，从而形成电磁波。

2.电磁波的传播电磁波在真空中的传播速度为光速，即c=3×10^8m/s。

电磁波的传播方向垂直于电场和磁场构成的平面。