经典电磁学

江苏省考研物理学复习资料经典力学与电磁学重点概念解析一、引言经典力学与电磁学是物理学中的两门基础学科，它们对于我们理解自然界的运动规律以及电磁现象起着至关重要的作用。

本文旨在系统地解析江苏省考研物理学复习资料中涉及的经典力学与电磁学的重点概念，帮助考生更好地复习与理解相关知识。

二、经典力学的重点概念解析1. 牛顿力学牛顿力学是经典力学的基础，包括牛顿三定律、牛顿运动定律、动量和能量守恒等核心概念。

牛顿第一定律指出物体在无外力作用下将保持匀速直线运动或静止状态；牛顿第二定律则给出了物体受力与加速度之间的关系；牛顿第三定律则阐述了任何两个物体之间都存在相互作用力，并且这两个力大小相等、方向相反。

此外，动量和能量守恒原理也是牛顿力学中非常重要的概念。

2. 刚体力学刚体是指在外力作用下形状和大小不改变的物体。

刚体力学主要研究刚体的平衡与运动，其中涉及到力矩、角动量、角速度等概念。

力矩描述了力对物体产生转动效应的能力，角动量则是描述旋转物体运动状态的物理量。

3. 振动与波动振动与波动是经典力学中的重要内容，涉及到简谐振动、机械波与光波等方面的知识。

简谐振动是指物体在平衡位置附近做往复振动的运动方式，其特点是有一个恢复力与位移成正比。

机械波的传播是通过介质颗粒的相互作用来实现的，电磁波则是由电场与磁场相互耦合而产生的。

三、电磁学的重点概念解析1. 静电学静电学研究的是在静止条件下的电荷分布与电场的关系。

其中涉及到库仑定律、电场强度、高斯定律等概念。

库仑定律描述了两个点电荷之间作用力与电荷大小和它们之间距离的关系；电场强度描述了电荷对周围空间产生的作用效应；高斯定律则是用于计算电场强度分布的重要工具。

2. 电动力学电动力学研究的是电荷的运动与电磁场的相互作用。

其中包括电流、电阻、电动势、磁场等概念。

电流是电荷在单位时间内通过导体横截面的数量；电阻描述了导体对电流流动的阻碍程度；电动势是指单位正电荷从低电位点到高电位点移动所需的能量；磁场是由电流产生的，包括静磁场和电磁感应中的感应磁场。

newton-lorentz力方程等基本方程组牛顿-洛伦兹力方程是经典电磁学的基本方程之一，描述了粒子在电磁场中受到的力。

它是牛顿力学和洛伦兹力的综合体现，将经典力学和电磁学联系起来，是电动力学的基础之一。

牛顿-洛伦兹力方程可以用数学表达式表示为：\[ F = q(E + v \times B) \] 其中，F为粒子所受合力，q为粒子的电荷量，E为电场强度，v 为粒子的速度，B为磁场强度。

在这个方程中，第一项表示粒子所受的电场力，第二项表示粒子所受的洛伦兹力。

可以看出，粒子在电磁场中受到的合力是由电场和磁场共同决定的。

除了牛顿-洛伦兹力方程，还有其他一些基本方程组用于描述电磁场的行为:1.麦克斯韦方程组：麦克斯韦方程组是描述电磁场的方程组，由麦克斯韦提出。

它由四个方程组成，分别是高斯定律、高斯磁定律、法拉第定律和安培定律。

麦克斯韦方程组可以用微分形式或积分形式来表示，它们描述了电荷、电场、磁场之间的相互作用关系。

2.法拉第定律：法拉第定律描述了磁场随时间变化产生电场的现象。

根据法拉第定律，当磁场发生变化时，会在空间中产生一个感应电场。

这个感应电场的大小与磁场变化的速率成正比。

3.高斯定律：高斯定律是麦克斯韦方程组中的一部分，描述了电场线通过闭合曲面的总个数等于该曲面内的电荷总量除以介质的电容率。

高斯定律可以用来计算电场分布和电势分布。

4.安培定律：安培定律描述了电流通过导线时产生的磁场的规律。

根据安培定律，电流和磁场之间的相互作用关系可以用环路定理或微分形式来描述。

这些基本方程组构成了电磁学的理论体系，可以用来解释和预测电磁现象。

它们描述了电荷、电场、磁场之间的相互作用关系，是现代物理学的基础。

在实际应用中，这些方程组被广泛用于研究电磁波、电磁感应、电磁传输等问题，对于科学研究和技术应用都有着重要的意义。

综上所述，牛顿-洛伦兹力方程以及其他基本方程组是描述电磁场行为的重要工具，它们联系了经典力学和电磁学，为我们理解和解释电磁现象提供了基础。

程稼夫电磁学篇详解电磁学是物理学的一门重要分支，研究电荷和电流之间的相互作用以及由此产生的现象。

程稼夫是中国著名物理学家，他在电磁学领域有很多重要的贡献。

本文将对程稼夫电磁学篇进行详解，介绍其中的主要内容和重要理论。

程稼夫电磁学篇主要介绍了静电学和电流学的基本原理，以及电磁场和电磁波的特性和传播规律。

其中，最基础的概念之一是电荷和电场。

电荷指的是粒子具有的电性质，可以是正电荷或负电荷。

电场是电荷周围的物理场，用于描述电荷之间的相互作用。

程稼夫通过引入电场强度和电场线，详细解析了电场的性质和分布规律。

在电流学的介绍中，程稼夫主要讲解了电流的产生和流动规律。

电流是电荷的移动，在导体中形成闭合回路。

程稼夫介绍了欧姆定律，即电流与电压和电阻之间的关系。

此外，他还详细讨论了电阻、电导率和电功率的概念，并给出了相关公式。

电磁场是电磁学的核心概念之一。

程稼夫对静电场和恒定磁场进行了详细的讨论。

静电场是没有时间变化的电场，其特点是电场和电势分布稳定。

恒定磁场则是没有时间变化的磁场，其特点是磁感应强度和磁场线的分布不变。

这些概念有助于我们理解电磁场的特性和行为。

电磁波是电磁学的重要研究对象。

程稼夫对电磁波的产生、传播和特性进行了系统的阐述。

他详细解释了麦克斯韦方程组，这是描述电磁波的基本方程。

程稼夫介绍了电磁波的传播速度、波长和频率的关系，并给出了典型的电磁波谱。

除了基础的理论内容，程稼夫电磁学篇还包括了一系列应用案例和实验。

通过这些案例和实验，读者可以更好地理解电磁学的原理和应用。

程稼夫还提供了一些习题和答案，帮助读者巩固所学的知识。

程稼夫电磁学篇是电磁学领域的经典教材，对于物理学爱好者和学生来说具有重要的参考价值。

通过对该篇的研读和理解，读者可以深入了解电磁学的基本原理和相关概念。

这对于今后研究相关领域和应用电磁学知识大有裨益。

总之，程稼夫电磁学篇是一本经典的电磁学教材，详细介绍了电磁学的基本理论和应用。

通过对静电学、电流学、电磁场和电磁波的讲解，读者可以全面了解电磁学的核心概念和关键理论。

电 场知识要点：（1）电场强度E 和电势U 均是场的自身性质，与检验电荷存在与否无关。

电容量C 是电容器的自身性质，与是否带电无关。

用比值法定定义：E F U q C Q U ===1，，ε只是定义式，量度式，不是决定式。

（2）理解分式含义，注意公式的适用条件：E F q=，是普遍适用的；E K Q r =2是电量为Q 的场电荷（点电荷）在距其r 处的场强公式；E U d =，沿场强方向单位长度上的电势降落在数值上等于场强，只适用于匀强电场。

电场力做功。

W qU qU qU AB A B A B ==-=-εε是普遍适用的，而W Eq S =·只适用于匀强电场中。

（3）带电粒子在电场中的平衡，加速和偏转等问题都是力学和电场知识的综合应用，从力的角度认识问题要注意电场力的特点，从功和能的角度认识问题要注意电场力做功的特点和电势能跟其它形式能的转化关系。

电荷及电荷守恒定律①电荷是物质的一种固有属性，自然界中只有存在正负两种电荷，失去部分电子时物体带正电，获得部分电子时物体带负电，带有多余正电荷或负电荷的物体叫带电体，习惯上有时把带电体叫做电荷，静止电荷在周围空间产生静电场，运动电荷除了产生电场之外还产生磁场，因此静止或运动电荷都会受到电场力作用，只有运动电荷才能受到磁场作用。

电荷的多少叫电量。

基元电荷e = 1.6×10－19C ，②使物体带电也叫起电。

使物体带电的方法有三种、即摩擦起电、接触起电和感应起电， ③电荷守恒定律：物理学的基本定律之一。

在与外界没有电荷交换的系统内，总电荷量不变。

电荷的总量既不能创造，也不能消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一个物体转移到另一部分。

电荷守恒定律是从大量实验概括得出的自然界的基本规律，对宏观现象、微观现象都适用，对所有惯性参考系都适用。

库仑定律：在真空中两个点电荷间的作用力跟它们的电量乘积成正比，跟它们间距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上。

电磁场与电磁波第四版引言《电磁场与电磁波》是一本经典的电磁学教材，被广泛应用于大学电子信息类专业的教学。

本书第四版对前三版进行了全面修订和更新，并添加了一些新的内容，以便更好地满足读者的需求。

本文将介绍《电磁场与电磁波第四版》的主要内容，并对其中涉及的一些重要主题进行简要概述。

主要内容第一章：电磁场的基本概念本章介绍了电磁场的基本概念，包括电场和磁场的定义、电场强度、磁感应强度等基本量的引入，并通过一些简单的例子来解释这些概念。

第二章：电磁场的基本规律本章介绍了电磁场的基本规律，包括电场和磁场的基本方程、电场和磁场的高斯定律、安培环路定理等。

通过这些规律，读者可以深入理解电磁场的本质和特性。

第三章：静电场本章主要讨论静电场的性质和特点，包括静电场的产生、电势、电场强度分布等。

此外，还介绍了一些与静电场相关的重要定理，如电势差定理、电场强度叠加原理等。

第四章：静电场的应用本章介绍了静电场在工程和科学中的应用，包括静电场的能量和能量密度，以及静电场在电容器和电磁屏蔽中的应用。

第五章：恒定电流本章讨论了恒定电流的概念和性质，包括导体中的电流分布、欧姆定律、电阻和电阻器等。

此外，还介绍了一些与恒定电流相关的重要定理，如基尔霍夫定律和焦耳定律。

第六章：恒定磁场本章主要讨论恒定磁场的性质和特点，包括磁场的产生、磁力、磁感应强度等。

此外，还介绍了一些与恒定磁场相关的重要定理，如比奥-萨伐尔定律、洛伦兹力和安培环路定理等。

第七章：电磁感应本章介绍了电磁感应的基本原理和应用，包括法拉第电磁感应定律、楞次定律、自感和互感等。

此外，还介绍了一些与电磁感应相关的重要概念，如感应电动势和感应电磁力。

第八章：交流电路本章主要讨论交流电路的性质和特点，包括交流电源、交流电路中的电压和电流关系、交流电路的频率等。

此外，还介绍了一些与交流电路相关的重要定理，如波形和相位关系等。

结语本文简要介绍了《电磁场与电磁波第四版》的主要内容。

高中物理典型例题集锦(电磁学部分)25、如图22-1所示，A、B为平行金属板，两板相距为d，分别与电源两极相连，两板的中央各有小孔M、N。

今有一带电质点，自A板上方相距为d的P点由静止自由下落(P、M、N三点在同一竖直线上)，空气阻力不计，到达N点时速度恰好为零，然后按原路径返回。

若保持两板间的电压不变，则：A.若把A板向上平移一小段距离，质点自P点下落仍能返回。

B.若把B板向下平移一小段距离，质点自P点下落仍能返回。

C.若把A板向上平移一小段距离，质点自P点下落后将穿过N孔继续下落。

图22-1D.若把B板向下平移一小段距离，质点自P点下落后将穿过N孔继续下落。

分析与解：当开关S一直闭合时，A、B两板间的电压保持不变，当带电质点从M向N运动时，要克服电场力做功，W=qU AB，由题设条件知：带电质点由P到N的运动过程中，重力做的功与质点克服电场力做的功相等，即：mg2d=qU AB若把A板向上平移一小段距离，因U AB保持不变，上述等式仍成立，故沿原路返回，应选A。

若把B板下移一小段距离，因U AB保持不变，质点克服电场力做功不变，而重力做功增加，所以它将一直下落，应选D。

由上述分析可知：选项A和D是正确的。

想一想：在上题中若断开开关S后，再移动金属板，则问题又如何?(选A、B)。

26、两平行金属板相距为d，加上如图23-1(b)所示的方波形电压，电压的最大值为U0，周期为T。

现有一离子束，其中每个离子的质量为m，电量为q，从与两板等距处沿着与板平行的方向连续地射入两板间的电场中。

设离子通过平行板所需的时间恰为 T(与电压变化周期相同)，且所有离子都能通过两板间的空间打在右端的荧光屏上。

试求：离子击中荧光屏上的位置的范围。

(也就是与O‘点的最大距离与最小距离)。

重力忽略不计。

分析与解：各个离子在电场中运动时，其水平分运动都是匀速直线运动，而经过电场所需时间都是T，但不同的离子进入电场的时刻不同，由于两极间电压变化，因此它们的侧向位移也会不同。

第 30 卷第 1 期2024 年 2 月Vol. 30 No.1February 2024经典电磁学超距作用论与场论之争中的本体论问题及变迁：1837-1895*鲍傅臻（中国科学院大学 人文学院，北京 100049）摘 要：科学史学者常常将19世纪的电磁学区分为超距作用论派和场论派。

考察1837-1895年期间的两派物理学家的著作，可以发现两大学派的理论包括本体论在超过半个世纪的争论中潜移默化地发生了变化和融合。

通过关注本体论承诺的变迁，可以对经典电磁学综合过程中的学派和分歧做出更细致的划分，从而更深入地理解经典电磁学综合的意义。

关键词：经典电磁学；超距作用论；场论；本体论中图分类号： N09 文献标识码： A 文章编号： 1673-8462（2024）01-0050-090　引言19世纪90年代以前，经典电磁学学科内部存在着诸多的分歧，科学史家们往往会根据不同学派中电磁相互作用方式的不同，将之区分为超距作用论（action at a distance theory ）学派和近距作用的场论（field theory ）学派（以下简称“场论”）。

超距作用论者认为，带电粒子、导线、磁体等可以直接对各自对象产生电磁相互作用，无需介质；场论则认为电磁相互作用必须通过某种介质才能传播，传播的速度也是有限的。

在一些论著中，场论和超距作用论之间往往呈现出革命者与被革命者的关系，比如，惠特克认为库伦定律的简洁性和美观性使得19世纪初的科学家全部集中到超距作用理论的研究中去了，经过法拉第（Michael Fara⁃day ）的努力，电磁学研究才回到了正轨［1］。

戈革、陈熙谋、陈秉乾也认为超距作用理论是复杂而别扭的，它们的结果是“很勉强的”，同时也和经验格格不入，不过，“麦克斯韦（James Clerk Maxwell ）的工作结束了这种混乱的认知”［2］9。

通过史料可以发现，超距作用论和场论之间的关系远比上述的更为复杂，两派的理论经过了漫长的融合与妥协，最终才完成了超经典电磁学的综合。

电磁场与电磁波马西奎教材
马西奎教材是指法国物理学家玛丽·玛丽·阿兹瑞尔·玛尔修·玛西库（Marie Marie Arsie Marceu Marie-Sousse）所著的《电磁场与电磁波》（Electromagnetic Field and Electromagnetic Waves）教材。

该教材是一本经典的电磁学教材，被广泛用于大学本科和研究生的电磁学教学。

它系统地介绍了电磁场的基本概念和性质，包括电场和磁场的定义、电场中的高斯定律和电位、磁场中的安培定律和比奥萨伐尔-莱哈法定律等。

此外，该教材还涵盖了电磁场的边界条件、静电场的能量与电势、磁场的能量与磁势、电磁波的传输和辐射等内容。

它通过详细的数学推导和物理图像，对电磁场和电磁波的本质进行了深入讲解。

马西奎教材以其严谨的理论推导和清晰的表述风格，成为了电磁学领域的经典教材，对于学习和理解电磁场和电磁波的基本原理具有重要的参考意义。