下载文档原格式
电磁定律是描述电磁现象和电磁场的基本规律。
其中，电磁定律中的三大定律是：
1. 库伦定律（库仑定律）：
库伦定律描述了电荷之间的相互作用力。
它表明，电荷之间的作用力正比于它们之间的电荷量的乘积，反比于它们之间距离的平方。
库伦定律的数学表达式为：F = k * (|q1| * |q2|) / r^2，其中F为电荷之间的作用力，q1和q2分别为两个电荷的电荷量，r为它们之间的距离，k为库伦常数。
2. 安培环路定律：
安培环路定律是描述电流和磁场之间的关系。
它表明，通过一个闭合回路的磁场的总磁通量等于该回路上电流的总和乘以一个常数。
安培环路定律是法拉第电磁感应定律的基础。
它的数学表达式为：∮B·dl = μ0 * I，其中B为磁感应强度，I为电流，∮B·dl表示磁场的环路积分，μ0为真空中的磁导率。
3. 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产生的感应电动势。
它表明，一个闭合回路中的感应电动势等于该回路上磁场变化速率的负数乘以回路所围面积。
法拉第电磁感应定律是电磁
感应现象的基本描述。
它的数学表达式为：ε= -dΦ/dt，其中ε为感应电动势，dΦ/dt表示磁场变化速率。
以上三大定律是电磁学的基础，它们描述了电荷之间的相互作用力、电流和磁场之间的关系，以及磁场变化产生的感应电动势。
这些定律为理解和应用电磁现象提供了重要的理论基础。
电磁现象三大原理
电磁现象三大原理包括库仑定律、安培定律和法拉第电磁感应定律。
1．库仑定律：这个定律阐述了静止点电荷之间的相互作用力。
它指出，两个静止的点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们之间的距离的平方成反比。
这个定律由法国物理学家库仑在1785年提出，它不仅是电磁学的基本定律，也是物理学的基本定律之一。
2．安培定律：这个定律描述了电流产生的磁场的大小和方向。
它也被称为右手螺旋定则，用于确定电流和其产生的磁场之间的关系。
这个定律指出，电流通过导线时，磁场的大小与电流的大小成正比，与导线距离的平方成反比。
3．法拉第电磁感应定律：这个定律描述了因磁通量变化产生感应电动势的现象。
根据这个定律，当磁场发生变化时，会在导体中产生感应电流。
这个定律也被称为电磁感应定律，是发电机的工作原理基础。
这三个定律的建立，标志着人类对于电磁现象的认识发展到了新的阶段。
在学习电磁学和研究电磁现象和规律时，理解和掌握这三个定律是非常重要的。
第一章 电磁现象的普遍规律本章重点：从特殊到一般，由实验定律加假设总结出麦克斯韦方程。
主要内容：讨论几个定律，总结出静电场、静磁场方程；找出问题，提出假设，总结真空中麦氏方程； 讨论介质电磁性质，得出介质中麦氏方程； 给出求解麦氏方程的边值关系；引入电磁场能量，能流并讨论电磁能量的传输。
§1. 电荷和静电场一、 库仑定律和电场强度1. 库仑定律一个静止点电荷Q 对另一静止点电荷Q '的作用力为:34rrQ Q F o πε'=⑴ 静电学的基本实验定律 （2）两种物理解释超距作用： 一个点电荷不需中间媒介直接施力与另一点电荷。
场传递： 相互作用通过场来传递。
对静电情况两者等价。
2. 点电荷电场强度每一电荷周围空间存在电场：即任何电荷都在自己周围空间激发电场。
它的基本性质是：电荷对处在其中的其它电荷具有作用力。
对库仑定律重新解释:描述一个静止点电荷激发的电场对其他任何电荷的电场力。
描述电场的函数——电场强度定义：试探点电荷F，则30()4F Q r E x Q rπε==' 它与试探点电荷无关，给定Q ，它仅是空间点函数，因而是一个矢量场——静电场。
3．场的叠加原理（实验定律）n 个点电荷在空间某点的场强等于各点电荷单独存在时在该点场强的矢量和，即：3110()4n n i ii i i i Q r E x E r πε====∑∑ 。
4．电荷密度分布体密度： ()0limV Q dQx V dVρ∆→∆'==''∆面密度： ()0lim S Q dQ x S dS σ∆→∆'==''∆线密度 ： ()0lim l Q dQ x l dl λ∆→∆'==''∆()dQ x dV ρ''=()()(),,VSLQ x dV Q x dS Q x dl ρσλ''''''===⎰⎰⎰5．连续分布电荷激发的电场强度()30()4V x r E x dV r ρπε''=⎰ 或()30()4S x rE x dS r σπε''=⎰ 或 ()30()4L x rE x dl rλπε''=⎰ 对于场中的一个点电荷，受力F Q E '=仍然成立。
产生电磁效应现象的条件和规律的实验的注意事项
产生电磁效应现象的条件和规律实验的注意事项
一、条件和规律
电磁效应是指导体在磁场中运动时，产生电场；或者导体在电场中运动时，产生磁场的现象。
电磁效应的条件是导体必须相对运动，且必须有外加的磁场或电场作用。
根据法拉第电磁感应定律和安培环路定理，可以得出以下规律：
1. 电磁感应定律：当导体与磁场相对运动时，导体内部就会产生电场。
电动势的大小正比于导体在磁场中的速度，与导体长度和磁场强度成正比，与导体与磁场的夹角成正弦关系。
2. 安培环路定理：在任意闭合回路中，磁场沿着回路方向的积分等于通过回路的电流的代数和乘以自由空间中的一个常量。
二、注意事项
在进行产生电磁效应现象的条件和规律实验时，需要注意以下几点：
1. 实验用具的选择：选择合适的磁体、导线、电源等实验用具，确保实验的可
靠性和准确性。
2. 实验环境的控制：保持实验环境的稳定和安静，避免与实验相干扰的因素干扰实验结果。
3. 实验数据的记录：记录实验数据的时候需要准确无误，包括导线长度、电流强度、磁场强度、电势差等。
4. 实验安全问题：在进行实验时，需要注意安全问题，避免触电、电磁波辐射等安全事故的发生。
5. 实验结果的分析：在实验结果分析时，需要结合理论知识，分析实验结果的合理性和规律性。
最后，需要强调的是，在进行任何实验之前，需要进行充分的实验准备和安排，确保实验的顺利进行和结果的准确性。
第一章 电磁现象的普遍规律§1.1 电荷与电场1、库仑定律（1）库仑定律如图1-1-1所示，真空中静止电荷'Q 对另一个静止电荷Q 的作用力F为()'3''41r r rr Q Q F --=πε（1.1.1）式中0ε是真空介电常数。
（2）电场强度E静止的点电荷'Q 在真空中所产生的电场强度E为()'3''41r r rr QE--=πε（1.1.2）（3）电场的叠加原理N个分立的点电荷在r处产生的场强为()'13'0'4iNi iir r r r Q E--=∑=πε （1.1.3）体积V 内的体电荷分布()'rρ所产生的场强为()()'3'''41r r rr dVr E V--=⎰ρπε（1.1.4）式中'r 为源点的坐标，r为场点的坐标。
2、高斯定理和电场的散度高斯定理：电场强度E穿出封闭曲面S 的总电通量等于S 内的电荷的代数和)(∑ii Q 除以0ε。
用公式表示为∑⎰=⋅iiSQS d E 01ε （分离电荷情形） （1.1.5）或⎰⎰=⋅VSdV S d E ρε01（电荷连续分布情形）（1.1.6） 其中V 为S 所包住的体积，Sd为S 上的面元，其方向是外法线方向。
应用积分变换的高斯公式⎰⎰⋅∇=⋅VSdV E S d E（1.1.7）由（1.1.6）式可得静电场的散度为ρε01=⋅∇E3. 静电场的旋度由库仑定律可推得静电场E的环量为0=⋅⎰Ll d E（1.1.8）应用积分变换的斯托克斯公式⎰⎰⋅⨯∇=⋅SLS d E l d E从（1.1.8）式得出静电场的旋度为0=⨯∇E（1.1.9）§1.2 电流和磁场1、电荷守恒定律不与外界交换电荷的系统，其电荷的代数和不随时间变化。
对于体积为V ，边界面为S 的有限区域内，有⎰⎰-=⋅VSdV dtd S d J ρ （1.2.1）或0=∂∂+⋅∇tJ ρ（1.2.2）这就是电荷守恒定律的数学表达式。
第一章 电磁现象的普遍规律§1电荷和静电场1.库伦定律（真空中静止点电荷Q 对另一静止点电荷Q '的作用力）r r Q Q F 304πε'= ；两种解释：1）超距作用：一个电荷的作用力直接施加于另一电荷；2）场传递：两电荷的作用通过电场传递——实践证明为正确的。
2.电场的描述1).点电荷电场强度30()4F Q r E x Q r πε=='；与试探点电荷无关，给定Q ，它仅是空间点函数，是一个矢量场——静电场。
2)．场的叠加原理 n 个点电荷在空间某点的场强等于各点电荷单独存在时在该点场强的矢量和，即：3110()4n ni i i i i iQ r E x E r πε====∑∑。
3).连续分布电荷激发的电场强度()30()4Vx rE x dV rρπε''=⎰3. 高斯定理和散度 1)0SQ E dS ε⋅=⎰；微分形式： 0E ρε∇⋅=2)旋度()01SVV E d S E d V x d V ρε'⋅=∇⋅=⎰⎰⎰⇒0E ρε∇⋅=。
4. 静电场的旋度(场的环流性质） 由环路定理()0LSE dl E dS ⋅=∇⨯⋅=⎰⎰⇒0E ∇⨯=§2.电流和静磁场1.电荷守恒定律1）电流强度和电流密度（矢量）I ：单位时间通过空间任意曲面的电量（单位安培）；Q I t=∆；若是一个小面元，则用dI 表示，dQdI t=∆J：方向：沿导体内一点电荷流动方向；大小： 单位时间垂直通过单位面积的电量。
cos dQ J tdS θ=∆ c o s dIJ dS θ=，cos J dI J dS J dS θ==⋅I 与J 的关系 S S I dI J dS ==⋅⎰⎰，2）电荷守恒的实验定律 积分形式： SVJ dS dV t ρ∂⋅=-∂⎰⎰；微分形式： 0J tρ∂∇⋅+=∂（恒定电流：0=∙∇J ）2.毕—萨定律闭合导线：034L Idl r B r μπ⨯=⎰；闭合导体: 034VJ rB dV r μπ⨯=⎰3.安培环路定理和磁场的旋度 1)环路定理0LB d l I μ⋅=⎰（SI J dS =⋅⎰为L 中所环连的电流强度()J J x =）。
第一章电磁现象的普遍规律 一、 主要内容：电磁场可用两个矢量一电场强度电Z,zQ 和磁感应强度B{x r y r zfy 来完全 描写，这一章的主要任务是：在实验定律的基础上找出丘，歹所满足的偏微分方程组 一麦克斯韦方程组以及洛仑兹力公式，并讨论介质的电磁性质及电磁场的能量。
在电 磁学的基础上从实验定律岀发运用矢量分析得出电磁场运动的普遍规律：使学生掌握 麦克斯韦方程的微分形式及物理意义；同时体会电动力学研究问题的方法，从特殊到 一般，由实验定律加假设总结出麦克斯韦方程。
完成由普通物理到理论物理的自然过 渡。
二、 知识体系：介质磁化规律:能量守恒定律n 线性介质能量密度:I 能流密度:洛仑兹力密度；宇二应+" x B三、内容提要:1. 电磁场的基本实验定律: (1) 库仑定律:库仑定理：壮丿=[*虫1厶 电磁感应定律:市总•屋=-—[B-dSdV f區 dt k涡旋电场假设介质的极化规律：V- 5 = /? VxZ=比奥-萨伐尔逹律: D = s Q S + PJdVxr边值关系位移电流假设V-> = 0J+ —B =其中:第2页，共37页对E 个点电荷在空间某点的场强等于各点电荷单独存在时在该点场强的矢量和, 即：（2）毕奥——萨伐尔定律（电流决定磁场的实验定律）B = ^[^L（3）电磁感应定律②磁场与它激发的电场间关系是电磁感应定律的微分形式。
（4）电荷守恒的实验定律①反映空间某点Q 与了之间的变化关系，非稳恒电流线不闭合。
空二0月•了二0②若空间各点Q 与£无关，则別为稳恒电流，电流线闭合。
稳恒电流是无源的（流线闭合），°, 7均与北无关，它产生的场也与上无关。
2、电磁场的普遍规律一麦克斯韦方程微分形式di——diV • D = p方二勺宜+戶，H = —-MAo积分形式[f] E dl =-\ --dSSJs 冼[fl H-df = I + -\D -d§S念J血 Q/40①生电场为有旋场（鸟又称漩涡场），与静电场堤本质不同。
电磁感应现象的基本规律电磁感应是指磁场变化时，所产生的电场和电场变化时，所产生的磁场相互作用的现象。
这一现象由电磁感应定律和法拉第定律来描述。
本文将探讨电磁感应现象的基本规律，并介绍实际应用中的例子。
电磁感应定律，又称法拉第定律，是描述电磁感应现象的基本定律。
它具体表述为：当闭合电路中的磁通量发生变化时，闭合电路中将会产生感应电动势，其大小与磁通量变化率成正比。
即：ε = -dΦ/dt其中，ε表示感应电动势的大小，Φ表示磁通量，t表示时间。
负号表示感应电动势的方向与磁通量变化的方向相反。
这个定律揭示了电磁感应现象中磁场变化与电场的关系，是了解电磁感应现象基本规律的重要依据。
为了更好地理解电磁感应现象的基本规律，下面将介绍一些实际生活中的例子。
例子一：电磁感应的应用电磁感应现象在日常生活中有许多应用，其中一个重要的应用就是电动发电机的原理。
电动发电机利用磁场变化产生感应电动势，通过旋转的转子带动发电机发电。
这一原理被广泛应用于发电站，为人们提供了稳定的电能。
例子二：变压器的工作原理变压器是利用电磁感应现象工作的重要设备之一。
变压器将一定频率的交流电输入，通过在两个线圈之间产生磁场来实现电能的传递和变压。
变压器能够实现电能的升压或降压，使电力能够更高效地输送和利用。
除了以上例子，电磁感应现象在发电、传输、通信以及电磁波的产生等方面都有广泛的应用。
总结电磁感应现象是电场和磁场相互作用的基本规律，通过电磁感应定律我们可以了解到磁场变化和电场的关系。
电磁感应现象的应用非常广泛，例如电动发电机、变压器等设备，都利用了电磁感应现象来实现能量的转换和传输。
了解电磁感应现象的基本规律对于我们理解和应用电磁现象都具有重要意义。
通过研究和应用电磁感应现象，科学家们在电力领域取得了重大突破，为人类的生活带来了巨大便利。
这篇文章介绍了电磁感应现象的基本规律，并提供了一些实际生活中的应用例子。
希望能够帮助读者更好地理解和应用电磁感应现象。
