电磁学概念

大学物理电磁学是物理学的一个重要分支，主要研究电磁现象的规律和本质。

电磁学在科学技术、工业生产和日常生活中都有着广泛的应用。

本文将从电磁学的基本概念、基本定律和电磁波的传播等方面对大学物理电磁学进行介绍。

一、基本概念1.电荷：电荷是物质的一种属性，分为正电荷和负电荷。

电荷间的相互作用规律是：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。

2.电场：电场是电荷及变化磁场周围空间里存在的一种特殊物质，它对放入其中的电荷有作用力。

电场的强度用电场强度E表示，单位是牛/库仑。

3.磁场：磁场是磁体周围空间里存在的一种特殊物质，它对放入其中的磁体有作用力。

磁场的强度用磁感应强度B表示，单位是特斯拉。

4.电磁波：电磁波是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动，其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面，有效的传递能量。

电磁波在真空传播速度与光速一样，速度为30万千米/秒。

二、基本定律1.库仑定律：库仑定律是描述电荷之间相互作用的定律，其内容为：真空中两点电荷间的作用力与它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的平方成反比，作用力在它们的连线上。

2.安培定律：安培定律是描述电流和电流激发磁场的定律，其内容为：电流I1通过一条无限长直导线时，在距离导线r处产生的磁场强度H1与I1成正比，与r成反比，即H1与I1r成反比。

磁场方向垂直于电流方向和通过点的平面。

3.法拉第电磁感应定律：法拉第电磁感应定律是描述磁场变化引起电场变化的定律，其内容为：穿过电路的磁通量发生变化时，产生感应电动势。

感应电动势的大小与磁通量变化率成正比，与电路的匝数成正比。

4.麦克斯韦方程组：麦克斯韦方程组是描述电磁场分布和电磁波传播的四个偏微分方程，包括库仑定律、法拉第电磁感应定律、安培定律和位移电流定律。

三、电磁波的传播1.电磁波的发射：电磁波的产生通常是通过振荡电路实现的。

当振荡电路中的电场和磁场相互垂直且同相振荡时，电磁波便会产生并向外传播。

电磁学概述大量实验事实表明，物体间的相互作用不是超距作用，而是由场传递的。

电磁力就是由电磁场传递的。

正是场与实物间的相互作用，才导致实物间的相互作用。

电磁学：研究物质间电磁相互作用，研究电磁场的产生、变化和运动的规律。

关于电磁现象的观察记录公元前约585年希腊学者泰勒斯观察到用布摩擦过的琥珀能吸引轻微物体。

“电”(e l e c t r i c i t y)这个词就是来源于希腊文琥珀。

我国，战国时期《韩非子》中有关“司南”的记载;《吕氏春秋》中有关“慈石召铁”的记载东汉时期王充所著《论衡》一书记有“顿牟缀芥，磁石引针”字句电和磁现象的系统研究英国威廉·吉尔伯特在1600年出版的《论磁、磁体和地球作为一个巨大的磁体》一书中描述了对电现象所做的研究，把琥珀、金刚石、蓝宝石、硫磺、树脂等物质摩擦后会吸引轻小物体的作用称为“电性”，也正是他创造了“电”这个词。

吉尔伯特第一次明确区分了以前常被人混在一起的电和磁这两种吸引。

他指出这两种吸引之间有深刻的差异。

电磁现象的定量研究从1785年库仑定律的建立开始，其后通过泊松、高斯等人的研究形成了静电场（以及静磁场）的（超距作用）理论。

伽伐尼于1786年发现了电流，后经伏特、欧姆、法拉第等人发现了关于电流的定律。

1820年奥斯特发现了电流的磁效应，一两年内，毕奥、萨伐尔、安培、拉普拉斯等作了进一步定量的研究。

1831年法拉第发现了有名的电磁感应现象，并提出了场和力线的概念，进一步揭示了电与磁的联系。

在这样的基础上，麦克斯韦集前人之大成，再加上他极富创见的关于感应电场和位移电流的假说，建立了以一套方程组为基础的完整的宏观的电磁场理论。

电磁学内容按性质来分，主要包括“场”和“路”两部分。

大学物理偏重于从“场”的观点来进行阐述。

“场”不同于实物物质，它具有空间分布，但同样具有质量、能量和动量，对矢量场（包括静电场和磁场）的描述通常用到“通量”和“环流”两个概念及相应的通量定理和环路定理。

电磁学基本概念知识点总结电磁学是物理学中一门重要的学科，研究电荷之间相互作用、电流及磁场的产生与作用等内容。

在这篇文章中，我们将对电磁学的基本概念进行总结，重点讨论电荷、电场和磁场的相关知识。

1.电荷电荷是物质的基本性质之一，可以呈现正电荷或负电荷。

同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。

电荷的基本单位是库仑（Coulomb，简写为C）。

2.电场电场是由电荷产生的一种物理场。

在电场中，它对于周围的带电粒子具有力的作用。

电场的强度用电场强度（Electric Field Strength）表示，通常用字母E表示，单位是伏特每米（V/m）。

3.电场力电场力是电场对于带电粒子施加的力。

带电粒子在电场中会受到电场力的作用，其大小由电场强度和电荷的数值决定。

电场力的方向与电荷正负有关。

4.电势电势是描述电场能量分布的物理量。

单位电荷在电场中具有的位置能量就是该点的电势。

电势可以用电势差（Potential Difference）表示，通常用字母V表示，单位是伏特（Volt，简写为V）。

5.电容电容是指电流对电势变化的响应程度。

它是指电容器两极板上储存的电荷量与电压之间的关系。

电容的单位是法拉（Farad，简写为F）。

6.磁场磁场是由电荷的运动产生的物理场。

磁场可以通过磁感应强度（Magnetic Induction）来描述，通常用字母B表示，单位是特斯拉（Tesla，简写为T）。

7.洛伦兹力洛伦兹力是磁场对于运动带电粒子施加的力。

带电粒子在磁场中会感受到洛伦兹力的作用，其大小由磁感应强度、电荷数值以及粒子速度决定。

8.电磁感应电磁感应是指通过磁场的变化产生电流的现象。

根据法拉第电磁感应定律，当一个磁场发生变化时，会在磁场中产生感应电动势，从而导致电流的产生。

9.电磁波电磁波是由电场和磁场通过振荡相互作用而产生的波动现象。

电磁波可以具有不同的频率和波长，包括无线电波、可见光、X射线等。

10.麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组是描述电磁学基本规律的一组偏微分方程。

高中物理电磁学所有概念-知识点-公式十、电场1.两种电荷、电荷守恒定律、元电荷：(e＝1.60×10-19C）；带电体电荷量等于元电荷的整数倍2.库仑定律：F＝kQ1Q2/r2（在真空中）｛F:点电荷间的作用力(N)，k:静电力常量k＝9.0×109N•m2/C2，Q1、Q2:两点电荷的电量(C)，r:两点电荷间的距离(m)，方向在它们的连线上，作用力与反作用力，同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引｝3.电场强度：E＝F/q（定义式、计算式)｛E:电场强度(N/C)，是矢量（电场的叠加原理），q：检验电荷的电量(C)｝4.真空点（源）电荷形成的电场E＝kQ/r2 ｛r：源电荷到该位置的距离（m），Q：源电荷的电量｝5.匀强电场的场强E＝UAB/d ｛UAB:AB两点间的电压(V)，d:AB两点在场强方向的距离(m)｝6.电场力：F＝qE ｛F:电场力(N)，q:受到电场力的电荷的电量(C)，E:电场强度(N/C)｝7.电势与电势差：UAB＝φA-φB，UAB＝WAB/q＝-ΔEAB/q8.电场力做功：WAB＝qUAB＝Eqd｛WAB:带电体由A到B时电场力所做的功(J)，q:带电量(C)，UAB:电场中A、B两点间的电势差(V)(电场力做功与路径无关),E:匀强电场强度,d:两点沿场强方向的距离(m)｝9.电势能：EA＝qφA ｛EA:带电体在A点的电势能(J)，q:电量(C)，φA:A点的电势(V)｝10.电势能的变化ΔEAB＝EB-EA ｛带电体在电场中从A位置到B位置时电势能的差值｝11.电场力做功与电势能变化ΔEAB＝-WAB＝-qUAB (电势能的增量等于电场力做功的负值)12.电容C＝Q/U(定义式,计算式) ｛C:电容(F)，Q:电量(C)，U:电压(两极板电势差)(V)｝13.平行板电容器的电容C＝εS/4πkd（S:两极板正对面积，d:两极板间的垂直距离，ω：介电常数）常见电容器〔见第二册P111〕14.带电粒子在电场中的加速(Vo＝0)：W＝ΔEK或qU＝mVt2/2，Vt＝(2qU/m)1/215.带电粒子沿垂直电场方向以速度Vo进入匀强电场时的偏转(不考虑重力作用的情况下)类平垂直电场方向:匀速直线运动L＝Vot(在带等量异种电荷的平行极板中：E＝U/d)抛运动平行电场方向:初速度为零的匀加速直线运动d＝at2/2，a＝F/m＝qE/m 注:(1)两个完全相同的带电金属小球接触时,电量分配规律:原带异种电荷的先中和后平分,原带同种电荷的总量平分；(2)电场线从正电荷出发终止于负电荷,电场线不相交,切线方向为场强方向,电场线密处场强大,顺着电场线电势越来越低,电场线与等势线垂直；（3）常见电场的电场线分布要求熟记〔见图[第二册P98]；(4)电场强度（矢量）与电势（标量）均由电场本身决定,而电场力与电势能还与带电体带的电量多少和电荷正负有关；(5)处于静电平衡导体是个等势体,表面是个等势面,导体外表面附近的电场线垂直于导体表面，导体内部合场强为零,导体内部没有净电荷,净电荷只分布于导体外表面；(6)电容单位换算：1F＝106μF＝1012PF；(7）电子伏(eV)是能量的单位,1eV＝1.60×10-19J；(8)其它相关内容：静电屏蔽〔见第二册P101〕/示波管、示波器及其应用〔见第二册P114〕等势面〔见第二册P105〕。

物理学中的热学和电磁学基本概念一、热学基本概念1.温度：表示物体冷热程度的物理量，常用单位为摄氏度（℃）。

2.热量：在热传递过程中，能量的转移称为热量。

热量的单位为焦耳（J）。

3.内能：物体内部所有分子无规则运动的动能和分子势能的总和。

4.比热容：单位质量的某种物质，温度升高1℃所吸收的热量。

5.热传导：热量通过物体内部从高温区向低温区传递的过程。

6.对流：热量通过流体的流动而传递的过程。

7.辐射：热量以电磁波的形式传播的过程。

二、电磁学基本概念1.电荷：物体携带的基本电性质，分为正电荷和负电荷。

2.电场：电荷周围空间中，由于电荷的存在而产生的力场。

3.电势：单位正电荷从某点移动到参考点所做的功与电荷量的比值。

4.电流：电荷的定向移动形成电流，电流的单位为安培（A）。

5.电阻：物体对电流阻碍作用的性质，电阻的单位为欧姆（Ω）。

6.导体：容易导电的物体，如金属、酸碱盐溶液等。

7.绝缘体：不容易导电的物体，如玻璃、陶瓷、橡胶等。

8.磁体：具有磁性的物体，如铁、钴、镍等。

9.磁场：磁体周围存在的力场，磁场的基本性质是对放入其中的磁体产生磁力。

10.磁极：磁体上磁性最强的部分，分为南极和北极。

11.电磁感应：闭合回路中的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，回路中产生电流的现象。

12.电磁波：电场和磁场在空间中以波的形式传播的现象，如无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线等。

以上为物理学中热学和电磁学的基本概念，希望对您有所帮助。

习题及方法：一、热学习题1.知识点：温度题目：一个标准大气压下，冰水混合物的温度是多少？解题方法：根据摄氏温标定义，一个标准大气压下，冰水混合物的温度为0℃。

2.知识点：热量题目：1kg水温度升高5℃所吸收的热量是多少？解题方法：利用比热容公式Q=cmΔt，其中c为水的比热容，m为水的质量，Δt为温度变化量。

对于水，c=4.2×10^3 J/(kg·℃)，所以Q=4.2×10^3J/(kg·℃)×1kg×5℃=2.1×10^4 J。

电磁学和电动力学电磁学和电动力学是物理学中的两个重要分支，涉及到电荷、电场、磁场、电流等方面的研究。

本文将从以下几个方面进行详细介绍：一、电磁学的基本概念1.1 电荷在物理学中，电荷是描述物体所具有的某种物理性质，它决定了物体之间相互作用的强度和性质。

根据带电粒子所具有的不同性质，可以将其分为正电荷和负电荷。

1.2 电场当一个带有电荷的物体存在于空间中时，它会产生一个围绕自身而存在的区域，在这个区域内存在着一种力场，称为电场。

在这个区域内放置其他带有电荷的物体时，它们会受到该区域内的电场力作用。

1.3 磁场磁场是由运动带有电荷的粒子（如带有自旋角动量的粒子）产生的一种力场。

当一个带有自旋角动量（即磁矩）的粒子运动时，它会产生一个围绕自身而存在的区域，在这个区域内存在着一种力场，称为磁场。

在这个区域内放置其他带有磁性的物体时，它们会受到该区域内的磁场力作用。

1.4 电流电流是指单位时间内通过导体横截面的电荷量，通常用符号I表示。

在导体中存在着自由电子，在外加电场的作用下，自由电子会发生漂移运动，形成了电流。

二、电动力学的基本概念2.1 安培定律安培定律是描述电流和磁场之间关系的重要定律。

根据安培定律，当一根导线中有电流通过时，它会产生一个围绕自身而存在的磁场。

这个磁场的大小和方向与导线中电流的大小和方向有关。

2.2 法拉第感应定律法拉第感应定律是描述磁场和导体之间关系的重要定律。

根据法拉第感应定律，当一个导体处于变化的磁场中时，它会产生感应电动势，并在两端产生感应电流。

2.3 楞次定律楞次定律是描述感应电动势和感应电流之间关系的重要定律。

根据楞次定律，当一个导体中存在感应电流时，它会产生一个围绕自身而存在的磁场，这个磁场的方向与感应电流的方向相反。

三、电磁学和电动力学的关系3.1 麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组是描述电磁场和电荷之间关系的重要定律。

它包含了四个方程式，分别为高斯定理、高斯-安培定理、法拉第-安培定律和位移电流定律。

电磁学的基本概念与电磁波的产生电磁学是物理学的一个重要分支，研究电荷、电流以及它们相互作用的规律。

在电磁学中，有一些基本概念需要了解，同时也需要了解电磁波的产生与特性。

本文将详细介绍电磁学的基本概念以及电磁波的产生过程。

1. 电磁学的基本概念电磁学研究的物理量主要包括电荷、电场、电流和磁场。

1.1 电荷在自然界中存在两种基本电荷，即正电荷和负电荷。

同性电荷相互排斥，异性电荷相互吸引。

1.2 电场电荷产生的电场是指电荷周围存在的一种场态。

电场以电场线的形式展现，从正电荷流向负电荷，顺着电场线的方向，电场强度逐渐减小。

1.3 电流电荷的流动形成了电流。

电流包括直流和交流。

直流电流方向恒定，而交流电流则随时间变化，方向也不断改变。

1.4 磁场由电流产生的磁场形成了磁力线。

电流越大，磁场强度越大。

磁场中存在北极和南极，同名磁极相斥，异名磁极相吸。

2. 电磁波的产生电磁波是电场和磁场以相互垂直且相互垂直传播的波动现象。

2.1 麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组是描述电磁现象的基本方程。

它包括四个方程：静电学的高斯定律、静电学的法拉第电磁感应定律、安培电流环路定律和安培电场定律。

2.2 电场和磁场的耦合在电磁波的产生过程中，电场和磁场相互耦合。

当电流在导线中流动时，产生的电场会引起磁场的变化，而变化的磁场又会产生新的电场。

这种耦合关系使得电磁波得以传播。

2.3 电磁波的传播特性电磁波的传播速度等于光速，即约为3.0×10^8米/秒。

电磁波可以在真空中传播，也可以在介质中传播。

不同频率的电磁波有不同的特性，如射线和波动。

2.4 电磁波的频率与波长电磁波的频率与波长之间有着固定的关系。

频率越高，波长越短。

频率和波长的关系可以用光速等式来表示，即频率=f，波长=光速/频率。

3. 结论通过本文的描述，我们了解了电磁学的基本概念以及电磁波的产生机理。

电磁波的产生是由电场和磁场的相互耦合引起的，而电磁波的传播具有固定的速度和特性。

大学物理《电磁学》PPT课件•电磁学基本概念与原理•静电场中的导体和电介质•恒定电流及其应用•磁场性质与描述方法•电磁感应原理及技术应用•电磁波传播特性及技术应用目录CONTENTS01电磁学基本概念与原理电场强度描述电场强弱的物理量，其大小与试探电荷所受电场力成正比，与试探电荷的电荷量成反比。

静电场由静止电荷产生的电场，其电场线不随时间变化。

电势与电势差电势是描述电场中某点电势能的物理量，电势差则是两点间电势的差值，反映了电场在这两点间的做功能力。

欧姆定律描述导体中电流、电压和电阻之间关系的定律。

恒定电流电流大小和方向均不随时间变化的电流。

静电场与恒定电流磁场磁感应强度磁性材料磁路与磁路定律磁场与磁性材料由运动电荷或电流产生的场，其对放入其中的磁体或电流有力的作用。

能够被磁场磁化并保留磁性的材料，分为永磁材料和软磁材料。

描述磁场强弱的物理量，其大小与试探电流所受磁场力成正比，与试探电流的电流强度和长度成反比。

磁路是磁性材料构成的磁通路径，磁路定律描述了磁路中磁通、磁阻和磁动势之间的关系。

描述变化的磁场产生感应电动势的定律。

法拉第电磁感应定律描述感应电流方向与原磁场变化关系的定律。

楞次定律描述磁场与变化电场之间关系的定律。

麦克斯韦-安培环路定律由变化的电场和磁场相互激发而产生的在空间中传播的电磁振荡。

电磁波电磁感应与电磁波麦克斯韦方程组及物理意义麦克斯韦方程组由四个基本方程构成的描述电磁场基本规律的方程组，包括高斯定理、高斯磁定理、法拉第电磁感应定律和麦克斯韦-安培环路定律。

物理意义麦克斯韦方程组揭示了电磁现象的统一性，预测了电磁波的存在，为电磁学的发展奠定了基础。

同时，该方程组在物理学、工程学等领域具有广泛的应用价值。

02静电场中的导体和电介质导体在静电场中的性质静电感应当导体置于外电场中时，导体内的自由电子受到电场力的作用，将重新分布，使得导体内部电场为零。

静电平衡当导体内部和表面的电荷分布不再随时间变化时，称导体达到了静电平衡状态。

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。