第一章经典电动力学基础副本资料
- 格式:pptx
- 大小:399.85 KB
- 文档页数:32
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—电场强度和磁感应强度来完全描写,这一章的主要任务是:在实验定律的基础上找出, 所满足的偏微分方程组—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出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:三、内容提要:1.电磁场的基本实验定律:(1)库仑定律:对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)(3)电磁感应定律①生电场为有旋场(又称漩涡场),与静电场本质不同。
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反映空间某点与之间的变化关系,非稳恒电流线不闭合。
② 若空间各点与无关,则为稳恒电流,电流线闭合。
稳恒电流是无源的(流线闭合),,均与无关,它产生的场也与无关。
2、电磁场的普遍规律—麦克斯韦方程其中:1是介质中普适的电磁场基本方程,适用于任意介质。
2当,过渡到真空情况:3当时,回到静场情况:4有12个未知量,6个独立方程,求解时必须给出与,与的关系。
介质中:3、介质中的电磁性质方程若为非铁磁介质1、电磁场较弱时:均呈线性关系。
向同性均匀介质:,,2、导体中的欧姆定律在有电源时,电源内部,为非静电力的等效场。
4.洛伦兹力公式考虑电荷连续分布,单位体积受的力:洛伦兹认为变化电磁场上述公式仍然成立,近代物理实验证实了它的正确。
说明:①②5.电磁场的边值关系其它物理量的边值关系:恒定电流:6、电磁场的能量和能流能量密度:能流密度:三.重点与难点1.概念:电场强度、磁感应强度、电流密度、极化强度、磁化强度、能流密度。
2.麦克斯韦方程、电荷守恒定律、边值关系、极化强度与极化电荷的关系、磁化强度与磁化电流的关系、应用它们进行计算和证明。
电动力学基本内容复习提纲电动力学(Electrodynamics)是物理学中研究电荷、电场、电流和磁场之间相互作用的分支学科。
下面是电动力学的基本内容复习提纲:一、电荷和电场的基本概念1.电荷的基本特性和定义2.电荷守恒定律及其应用3.质点电荷和连续分布电荷的电场计算4.电势的定义和性质5.电场和电势的关系二、电场的基本性质和电场的运动1.电场强度的定义和性质2.电场线的性质和规律3.正电荷和负电荷在电场中的运动4.点电荷在电场中受力的性质和计算三、电场的高斯定律1.高斯定律的基本概念和表述2.高斯定律的应用:计算电场和电势3.高斯定律在导体中的应用四、电势与电势能1.电势能的概念和计算2.连续分布电荷系统的电势计算3.轴对称电荷分布的电势计算五、电场中的静电力1.静电力的基本概念和性质2.电场中两个点电荷互相作用的力计算3.连续分布电荷系统的静电力计算六、电荷在电场中的运动1.电场中带电微粒的加速和速度计算2.电场中带电微粒的轨迹和运动方程3.带电粒子在均匀磁场中的运动七、导体中的静电平衡1.导体的基本性质和导体中的电荷分布2.导体中电荷的自由移动和静电平衡条件3.导体表面电荷密度和电势的分布八、电流和电阻1.电流和电流密度的概念和计算2.电阻和电导的概念和性质3. Ohm定律及其应用九、电路和电动势1.串联和并联电路的电流和电压计算2.电动势的概念和性质3. Kirchhoff定律的应用十、磁场和电磁感应1.磁场的基本概念和性质2.安培定律和洛伦兹力的计算3.静磁场和恒定磁场4.电磁感应的基本概念和现象十一、电磁感应和电磁波1.法拉第电磁感应定律的应用2.涡旋感应和电磁感应的计算3.麦克斯韦方程组的基本概念和应用4.电磁波的基本性质和特点以上提纲主要囊括了电动力学的基本内容,希望对你的复习有所帮助。
如果还有其他问题,请随时追加提问。
电动力学课件01.引言电动力学是物理学中的一个重要分支,主要研究电荷、电流、电磁场以及它们之间的相互作用规律。
电动力学的发展历程可以追溯到19世纪,当时的科学家们通过实验和理论研究,逐步揭示了电磁现象的本质和规律。
本课件旨在介绍电动力学的基本概念、理论框架和重要应用,帮助读者系统地了解电动力学的基本原理和方法。
2.麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组是电动力学的基础,描述了电磁场的基本性质和演化规律。
麦克斯韦方程组包括四个方程,分别是:(1)高斯定律:描述了电荷分布与电场之间的关系,即电荷产生电场,电场线从正电荷出发,终止于负电荷。
(2)高斯磁定律:描述了磁场的无源性质,即磁场线是闭合的,没有磁单极子存在。
(3)法拉第电磁感应定律:描述了时变磁场产生电场的现象,即磁场的变化会在空间产生电场。
(4)安培环路定律:描述了电流和磁场之间的关系,即电流产生磁场,磁场线围绕电流线。
3.电磁波的传播(1)电磁波的传播速度:在真空中,电磁波的传播速度等于光速,即c=3×10^8m/s。
(2)电磁波的能量:电磁波传播过程中,电场和磁场交替变化,携带能量。
(3)电磁波的极化:电磁波的电场矢量在空间中的取向称为极化,可分为线极化、圆极化和椭圆极化。
(4)电磁波的反射、折射和衍射:电磁波在遇到边界时会发生反射和折射现象,同时还会产生衍射现象。
4.动态电磁场(1)电磁场的波动方程:描述了电磁波的传播规律,包括波动方程的推导和求解。
(2)电磁场的能量和动量:研究电磁场携带的能量和动量,以及它们与电荷、电流之间的相互作用。
(3)电磁场的辐射:研究电磁波在空间中的辐射现象,包括辐射源、辐射功率和辐射强度等。
5.电动力学应用(1)通信技术:电磁波的传播特性使其成为无线通信的理想载体,广泛应用于方式、电视、无线电等领域。
(2)能源传输:电磁感应原理使电能的高效传输成为可能,如变压器、发电机等。
(3)电子设备:电磁场的控制和应用是电子设备工作的基础,如电脑、方式、家用电器等。
高二物理选修二第一章知识点总结第一章:电动力学在高二物理选修二的第一章中,我们学习了电动力学的基本知识。
电动力学是研究电荷、电流、电场和电磁感应等现象的物理学分支。
在这一章中,我们主要学习了以下几个重要的知识点:电场、电势、静电场的性质和计算方法、电场中的带电粒子运动、电流和电阻、欧姆定律、电功和电功率、电磁感应、法拉第电磁感应定律。
1. 电场电场是描述电荷间相互作用的物理量,它可以进行定量的描述和计算。
电场有两种类型:正电荷产生的电场和负电荷产生的电场。
电场的表示方法有几种,常见的有电场强度和电场线。
电场强度表示单位正电荷在电场中所受的力,它的方向与力的方向相同。
而电场线则是用于描述电场强度的分布情况的线条,电场力线的特点是从正电荷出发,指向负电荷。
2. 电势电势是描述电场中具有电荷的物体所具有的性质。
它是电场能量在单位电荷上的体现。
在电场中,我们可以通过电势差来描述电场的强弱。
电势差定义为单位正电荷从一个位置移动到另一个位置所做的功。
电势差的计算公式为V = W/q,其中V表示电势差,W表示做功,q表示电荷的大小。
电势差与路径无关,只与位置有关。
3. 静电场的性质和计算方法静电场是指电荷处于静止状态时产生的电场。
在计算静电场时,我们可以利用库仑定律来计算作用在电荷上的力。
库仑定律表达了两个电荷之间的作用力与它们的电荷量和距离的关系。
静电场具有叠加原理,即如果有多个电荷叠加在一起,它们产生的电场相互独立,可以按照叠加原理计算总的电场。
4. 电场中的带电粒子运动在电场中,带电粒子会受到电场力的作用,从而产生加速度。
我们可以利用牛顿第二定律来描述带电粒子在电场中的运动。
带电粒子在电场中的运动可以分为匀速直线运动和圆周运动两种情况。
对于匀速直线运动,带电粒子的速度大小和方向保持不变;而对于圆周运动,带电粒子的速度的大小保持不变,但方向改变。
5. 电流和电阻电流是指电荷在电路中流动的现象。
电流的大小等于通过某一截面的电荷量与时间的比值。
电动力学思考题第一章电磁现象的普遍规律1.麦克斯韦方程组的实验基础是什么?为什么说它们是有机的组合?2.电动力学的三大基本假设是什么?各说明了什么?3.麦克斯韦方程组的三种形式各是什么?***适用范围各是什么?麦克斯韦方程组的积分和微分形式如下:/baike/pic/item/5af4d7ea09f911c0d539c9ef.jpg除此之外,还有矢量形式:E=Qr’/4πε.r3 …………………………(1)其中E和r’为矢量,Q为电荷的电量。
、对(1)式的等号两边取散度,就可以得到上述微分形式中的第一式。
、A= u.Qv/4πr’……………………………(2)其中A、v、r’为矢量,Q为电荷的电量。
、对(2)式的等号两边先取旋度,再取散度,就可以得到上述微分形式中的第二式。
、E=B×v=B×ds/dt…………………………(3)其中E、B、v、s为矢量。
、对(3)式的等号两边取旋度,就可以得到上述微分形式中的第三式。
、H=D×v………………………………………(4.1)B= u. D×v……………………………………(4.2)B=ε. u. E×v=(E0×v)/C^2 …………………(4.3)、(4.1)、(4.1)、(4.3)三式是等价的,又因为位移电流和传导电流都可以写成“电通量的变化率”或“电位移量的变化率”。
对(4)式等号两边取旋度,就可以得到上述微分形式中的第四式。
4.E, H ,B, H四个物理量中,那两个是基本物理量?为什么?5.电磁场的能量密度、能流密度和动量密度的定义式和表达式是什么?单位时间内通过边界面单位面积流动的电磁能,即能流密度矢量S = E H系统的电磁场能量密度为6.传导电流,位移电流的定义式各是什么?两种电流的区别是什么?相同点是什么?位移电流是电位移矢量随时间的变化率对曲面的积分。
英国物理学家麦克斯韦首先提出这种变化将产生磁场的假设并称其为“位移电流”。