《电动力学》知识点归纳及典型例题分析(学生版)
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电动力学期末考试复习知识总结及试题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。
初中物理电动力学知识点总结与梳理电动力学是物理学中的一个重要分支,研究电荷和电流在电场和磁场中的相互作用关系。
初中物理学习的重点之一就是电动力学,本文将对初中物理电动力学的知识点进行总结与梳理。
1. 电荷和电流电荷是物质的基本性质之一,有正电荷和负电荷之分。
同种电荷相互之间发生排斥,异种电荷相互之间发生吸引。
电子是负电荷的基本粒子,负电荷的基本单位是电子电荷e。
正电荷的基本单位与负电荷相同。
电流是电荷在单位时间内通过导体横截面的数量,单位是安培(A)。
2. 电路中的基本元件电路中常见的基本元件有导体、电阻、电容和电感。
导体是电流可以通过的物质,如金属线。
电阻是阻碍电流通过的元件,其单位是欧姆(Ω)。
电容是储存电荷的元件,其单位是法拉(F)。
电感是储存磁能的元件,其单位是亨利(H)。
3. 电压和电动势电压是电源对电荷提供的能量,也称为电势差,其单位是伏特(V)。
电动势是电源的内部能量转化为电能的能力,单位也是伏特(V)。
电流的大小与电压和电阻的关系可以用欧姆定律来描述,即I=U/R,其中I为电流,U为电压,R为电阻。
4. 阻抗和电路分析阻抗是交流电路中电阻、电容和电感对电流的阻碍能力,其单位是欧姆(Ω)。
在交流电路中,电流的大小和相位差可以通过阻抗和电压的相位差来确定。
通过阻抗,可以对交流电路进行分析和计算。
5. 频率和周期频率是交流电流或电压波形中周期性事件的发生频率,单位是赫兹(Hz)。
周期是交流电流或电压波形中一个完整的周期所需要的时间。
频率和周期之间的关系是f=1/T,其中f为频率,T为周期。
6. 直流电路和交流电路直流电路中电流的方向是固定不变的,电源提供稳定的电压,如电池。
交流电路中电流的方向随时间改变,电源提供周期性变化的电压,如插座上的交流电源。
7. 磁场与电磁感应电流在导线周围产生磁场,磁场的方向可以用右手螺旋定则确定。
电磁感应是指磁场变化时产生感应电动势,导致电流产生的现象。
法拉第电磁感应定律描述了磁场变化引起的感应电动势的大小与变化率的关系,即感应电动势的大小与磁场变化率成正比。
洛仑兹力密度< f=/«+^x§三.内容提要:1. 电磁场的基本实捡定律, (1)库仑定律*二、知识体躺库仑定理'脸订警壬电童■应定体毎事孑―半丄@・抜/尸n 涡険电场假设介质的极化焕律,0=#“V*fi = p ▽4遁at仪鲁电涛fit 设 比真#伐尔定律,s= 介M»4tM 律: ft^~aCon Vxff = J + — a能童守恒定律缢性介JR 能*««> 能淹密度:S^ExH対可个点电荷e 空间块点的场强爭丁各点电佔单越力在时徃该点场强的伕城和,(2)毕臭一萨伐尔定律(电沱决崔感场的实於疋律)(3)电耐应定律£& -<tf<£?Vxfl=-—2① 生电场为冇旋场(4又称漩涡场儿%电场&彳、质不同。
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电动力学重点的知识地总结电动力学是物理学的一个分支,主要研究带电粒子受力和电磁场的相互作用。
以下是电动力学的重点知识总结,供期末复习必备。
1.库仑定律库仑定律描述了两个电荷之间的相互作用力,它与电荷之间的距离成反比,与电荷的大小成正比。
库仑定律可以表示为:F=k*(q1*q2)/r^2其中,F是两个电荷之间的相互作用力,k是库仑常数,q1和q2是两个电荷的大小,r是两个电荷之间的距离。
2.电场电场是电荷周围空间的属性,描述了电荷对其他电荷施加的力的结果。
电场可以通过电场强度来描述,表示为E。
电场强度的大小是电场力对单位正电荷的大小。
电场强度的方向指向力的方向,因为正电荷会受到力的作用向电场强度的方向移动,而负电荷则相反。
3.电场线和等势线电场线是描述电场分布的曲线,它是指电场强度方向的切线。
电场线的特点是从正电荷发出,朝着负电荷流动,并且彼此之间不会交叉。
等势线是与电场线垂直的曲线,它表示了电势相同的点的集合。
4.电势能电势能是指电荷由于存在于电场中而具有的能量。
电荷在电场中移动时会改变其电势能。
电场中的电势能与电荷的位置和电势有关。
5.电势差和电势电势差是指单位正电荷从一个点移动到另一个点时电场力所做的功。
电势差可以通过下式计算:∆V = - ∫ E * dl其中,∆V是电势差,E是电场强度,dl是电场强度方向的位移。
电势是电势差的比例,可以表示为V = ∆V / q,其中V是电势,q是电荷大小。
电势是标量,单位为伏特(Volt)。
6.静电场中的电势对于一个静电场中的电势,可以通过电场强度的分布来计算。
电势的分布可以通过库仑定律计算。
对于一个点电荷,其电势可以表示为:V=k*q/r7.平行板电容器和电容平行板电容器是由两个平行的金属板组成的,中间有绝缘介质隔开。
在平行板电容器中,当两个电容板分别带有正负电荷时,会形成电场,电场的强度在电容器中是均匀的。
电容是指在一定电势差下,存储在平行板电容器中的电荷量的比例,可以表示为C = q / V,其中C是电容,q是电荷量,V是电势差。
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''041r 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 r r Q E --=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 i i r 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'''041r r r r dV r 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,S d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=⋅∇E 3. 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⎰⎰-=⋅V S dV dtdS 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。
电动力学重点知识总结(期末复习必备)电动力学重点知识总结(期末复习必备)电动力学是物理学的重要分支之一,研究电荷之间相互作用导致的电场和磁场的规律。
在这篇文章中,我们将整理电动力学的重点知识,以帮助大家进行期末复习。
一、库仑定律库仑定律是描述电荷之间相互作用的基本定律。
根据库仑定律,电荷之间的力与它们的电量大小和距离的平方成正比。
即$$ F = k\frac{q_1q_2}{r^2} $$其中$F$为电荷之间的力,$q_1$和$q_2$分别为两个电荷的电量,$r$为它们之间的距离,$k$为库仑常数。
二、电场电场是描述电荷对周围空间产生影响的物理量。
任何一个电荷在其周围都会产生一个电场,其他电荷受到这个电场的力作用。
1. 电场强度电场强度$E$定义为单位正电荷所受到的电场力。
即$$ E =\frac{F}{q} $$电场强度的方向与电场力方向相同。
2. 电荷在电场中的受力当一个电荷$q$在电场中时,它受到的电场力$F$为$F = qE$,其中$E$为电场强度。
3. 电场线电场线是一种用于表示电场分布的图形。
电场线从正电荷发出,或者进入负电荷。
电场线的密度表示电场强度大小,电场线越密集,电场强度越大。
三、高斯定律高斯定律是用于计算电场分布的重要工具。
它描述了电场与通过闭合曲面的电通量之间的关系。
1. 电通量电通量是电场通过曲面的总电场线数。
电通量的大小等于电场强度与曲面垂直方向的投影之积。
电通量的计算公式为$$ \Phi = \int \mathbf{E} \cdot \mathbf{dA} $$其中$\mathbf{E}$为电场强度,$\mathbf{dA}$为曲面元。
2. 高斯定律高斯定律表示电通量与包围曲面内所有电荷之和的比例关系。
即$$ \Phi = \frac{Q_{\text{内}}}{\epsilon_0} $$其中$\Phi$为通过曲面的电通量,$Q_{\text{内}}$为曲面内的总电荷,$\epsilon_0$为真空介电常数。
电动力学_知识点总结电动力学是物理学的一个重要分支,研究电荷、电场、电流、磁场等现象和它们之间的相互作用。
下面是电动力学的一些重要知识点的总结。
1.库仑定律:库仑定律描述了两个点电荷之间的力,它与它们之间的距离成反比,与它们的电荷量成正比。
该定律为电场的基础,用数学公式表示为F=k(q1*q2)/r^2,其中F是电荷之间的力,k是库仑常数,q1和q2是电荷量,r是两个电荷之间的距离。
2.电场:电场是指任何点周围的电荷所受到的力的效果。
电场可以通过电场线来表示,电场线从正电荷出发,指向负电荷。
电场线的密度表示了电场的强度,而电场线的形状表示了电场的方向。
3.电势能:电势能是指一个电荷在电场中具有的能量。
电荷在电场中移动时,会因电场做功而改变其势能。
电势能可以表示为U=qV,其中U是电势能,q是电荷量,V是电势。
4.电势:电势是一种描述电场中电场强度的物理量。
电势可以通过电势差来表示,电势差是指两个点之间的电势差异。
电势差可以表示为ΔV=W/q,其中ΔV是电势差,W是从一个点到另一个点所做的功,q是电荷量。
5.高斯定理:高斯定理是描述电场和电荷之间关系的一个重要定律。
它表明,穿过一个闭合曲面的电场通量等于该曲面内部的总电荷除以真空介电常数。
数学表达式为Φ=∮E*dA=Q/ε0,其中Φ是电场通量,E是电场强度,dA是曲面的微元面积,Q是曲面内的电荷,ε0是真空介电常数。
6. 安培定律:安培定律是描述电流和磁场之间关系的一个重要定律。
它表明,通过一个闭合回路的磁场强度等于该回路内部的总电流除以真空中的磁导率。
数学表达式为∮B * dl = μ0I,其中∮B * dl是磁通量,B是磁场强度,dl是回路的微元长度,I是回路内的电流,μ0是真空中的磁导率。
7. 法拉第定律:法拉第定律描述了电磁感应现象。
它表明,当一个导体中的磁通量发生变化时,该导体内产生的电动势与磁通量的变化率成正比。
数学表达式为ε = -dΦ/dt,其中ε是产生的电动势,dΦ是磁通量的变化量,dt是时间的微元。
初中物理电动力学知识点归纳电动力学是物理学中的一个重要分支,它研究电荷运动和与其相关的力学现象。
在初中物理中,电动力学是一个基础而重要的内容,涉及到电流、电压、电阻等许多概念和原理。
在本文中,我将对初中物理电动力学的知识点进行归纳和总结。
1. 电流和电荷电流是电荷的流动,通常用字母I表示。
电荷的单位是库仑(C),电流的单位是安培(A)。
电流的大小等于单位时间内通过导体横截面的电荷量。
电流可以分为直流和交流两种类型。
2. 电压和电动势电压是电场能量在单位电荷上的分布,通常用字母U表示。
电动势是电源产生电压的能力,通常用字母E表示。
电压和电动势的单位都是伏特(V)。
电压和电动势的大小可以用电压表或万用表测量。
3. 电阻和电阻率电阻是物体对电流流动的阻碍程度,通常用字母R表示。
电阻的单位是欧姆(Ω)。
电阻率是物质本身的电阻能力,通常用字母ρ表示。
电阻和电阻率之间的关系可以用公式R=ρL/A来表示,其中L是导体的长度,A是导体的横截面积。
4. 欧姆定律欧姆定律是描述电流、电压和电阻之间关系的重要规律。
它表明,电流等于电压与电阻的比值,即I=U/R。
欧姆定律适用于恒定电阻中的电路。
5. 序列连接和并联连接序列连接是指将多个电阻依次连接起来,序列连接的电阻值等于各个电阻值的代数和。
并联连接是指将多个电阻并在一起,并联连接的电阻值等于各个电阻值的倒数之和的倒数。
序列连接和并联连接是电路中常见的两种连接方式。
6. 雷诺瓦定律雷诺瓦定律是用来计算电路中电流、电阻和电压分布的重要定律。
它表明,电路中的总电压等于各个电阻上的电压之和。
雷诺瓦定律在分析复杂电路中的电流和电压分布时非常有用。
7. 多用电表的使用多用电表是一种用来测量电路中电流、电压和电阻的仪器。
它有直流电流档、直流电压档、交流电流档、交流电压档和电阻档等多个档位。
使用多用电表需要注意选择合适的档位、正确连接和读取测量结果。
8. 发电机和电池发电机是将机械能转化为电能的设备,电池是将化学能转化为电能的装置。
《电动力学》知识点归纳及典型例题分析一、知识点归纳知识点1:一般情况下,电磁场的基本方程为:⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧=∙∇=∙∇+∂∂=⨯∇∂∂-=⨯∇.0;;B D J t D H t B Eρ(此为麦克斯韦方程组);在没有电荷和电流分布(的情形0,0==Jρ)的自由空间(或均匀介质)的电磁场方程为:⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧=∙∇=∙∇∂∂=⨯∇∂∂-=⨯∇.0;0;B D t D H t B E(齐次的麦克斯韦方程组)知识点2:位移电流及与传导电流的区别。
答:我们知道恒定电流是闭合的: ()恒定电流.0=⋅∇J在交变情况下,电流分布由电荷守恒定律制约,它一般不再闭合。
一般说来,在非恒定情况下,由电荷守恒定律有.0≠∂∂-=⋅∇t J ρ现在我们考虑电流激发磁场的规律:()@.0J B μ=⨯∇ 取两边散度,由于0≡⨯∇⋅∇B ,因此上式只有当0=⋅∇J 时才能成立。
在非恒定情形下,一般有0≠⋅∇J ,因而()@式与电荷守恒定律发生矛盾。
由于电荷守恒定律是精确的普遍规律,故应修改()@式使服从普遍的电荷守恒定律的要求。
把()@式推广的一个方案是假设存在一个称为位移电流的物理量D J ,它和电流J 合起来构成闭合的量 ()()*,0=+⋅∇D J J 并假设位移电流D J 与电流J 一样产生磁效应,即把()@修改为 ()D J J B +=⨯∇0μ。
此式两边的散度都等于零,因而理论上就不再有矛盾。
由电荷守恒定律.0=∂∂+⋅∇tJ ρ电荷密度ρ与电场散度有关系式 .0ερ=⋅∇E 两式合起来得:.00=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⋅∇t E J ε与()*式比较可得D J 的一个可能表示式.0tEJ D ∂∂=ε 位移电流与传导电流有何区别:位移电流本质上并不是电荷的流动,而是电场的变化。
它说明,与磁场的变化会感应产生电场一样,电场的变化也必会感应产生磁场。
而传导电流实际上是电荷的流动而产生的。
知识点3:电荷守恒定律的积分式和微分式,及恒定电流的连续性方程。
《电动力学》知识点归纳1.电场和电势:-电场是由电荷产生的一种物理场,具有电荷间相互作用的特性。
可以通过电场线形象地表示电场的分布。
-电场强度的定义为单位正电荷所受到的力,记作E。
电场强度的方向与正电荷受力方向相同,与负电荷受力方向相反。
-电势是电场的一个物理量,表示单位正电荷在电场中所具有的势能。
电势的单位为伏特(V),1伏特等于1焦耳/库仑。
-电势差是指两个点之间的电势差异,可以通过电势差来计算电场中的电场强度。
2.静电场:-静电场是指在没有电流的情况下,电场中的电荷和电势保持不变。
-高斯定律是描述电荷在电场中分布的规律,可以用来计算给定闭合曲面上的电荷总量。
-库仑定律描述了两个点电荷之间的电场强度和电势差的关系,可以用来计算电场中的电场强度。
3.电场中的介质:-介质是指存在于电场中的物质,可以是导体、绝缘体或半导体。
-在电场中,导体内的自由电子会受到电场力的作用而移动,形成电流。
导体内的电场强度为零,电势分布均匀。
-在电场中,绝缘体内的电荷几乎不受到电场力的作用,不会有电流产生。
电场强度和电势随距离的增加而减小。
4.电场的能量和能量密度:-电场中具有能量,其能量密度等于电场能量与电场体积的比值。
-电场的能量由电势能和电场能的总和组成。
5.电场中的电荷运动:-电流是指单位时间内通过横截面的电荷量。
电流的方向定义为正电荷流动的方向。
-安培定律描述了电流与环绕电流的磁场之间的相互作用。
-洛伦兹力是描述电流在磁场中受到的力,其大小与电流强度、磁场强度和两者之间的夹角有关。
6.磁场:-磁场是由磁荷或电流产生的物理场,具有磁性物质受力的特性。
可以用磁力线来描述磁场的分布。
-磁场强度又称磁感应强度,表示单位磁荷所受到的力,记作B。
磁场强度的方向由南极指向北极。
-毕奥-萨伐尔定律描述了电流元(即电流的微小段)在距离该电流元点的磁场中产生的磁场强度与距离的关系。
7.电磁感应:-法拉第电磁感应定律描述了磁场中变化的磁通量对于电路中的导线产生的电动势的影响。
《电动力学》知识点归纳及典型例题分析一、知识点归纳知识点1:一般情况下,电磁场的基本方程为:⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧=•∇=•∇+∂∂=⨯∇∂∂-=⨯∇.0;;B D J t D H t B E ρρρρρρρρ(此为麦克斯韦方程组);在没有电荷和电流分布(的情形0,0==J ρρ)的自由空间(或均匀介质)的电磁场方程为:⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧=•∇=•∇∂∂=⨯∇∂∂-=⨯∇.0;0;B D t D H t B E ρρρρρρ(齐次的麦克斯韦方程组) 知识点2:位移电流及与传导电流的区别。
答:我们知道恒定电流是闭合的:在交变情况下,电流分布由电荷守恒定律制约,它一般不再闭合。
一般说来,在非恒定情况下,由电荷守恒定律有现在我们考虑电流激发磁场的规律:()@.0J B μ=⨯∇ 取两边散度,由于0≡⨯∇⋅∇B ,因此上式只有当0=⋅∇J 时才能成立。
在非恒定情形下,一般有0≠⋅∇J ,因而()@式与电荷守恒定律发生矛盾。
由于电荷守恒定律是精确的普遍规律,故应修改()@式使服从普遍的电荷守恒定律的要求。
把()@式推广的一个方案是假设存在一个称为位移电流的物理量D J ,它和电流J 合起来构成闭合的量 ()()*,0=+⋅∇D J J 并假设位移电流D J 与电流J 一样产生磁效应,即把()@修改为 ()D J J B +=⨯∇0μ。
此式两边的散度都等于零,因而理论上就不再有矛盾。
由电荷守恒定律.0=∂∂+⋅∇tJ ρ电荷密度ρ与电场散度有关系式 .0ερ=⋅∇E 两式合起来得:.00=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⋅∇t E J ε与()*式比较可得D J 的一个可能表示式位移电流与传导电流有何区别:位移电流本质上并不是电荷的流动,而是电场的变化。
它说明,与磁场的变化会感应产生电场一样,电场的变化也必会感应产生磁场。
而传导电流实际上是电荷的流动而产生的。
知识点3:电荷守恒定律的积分式和微分式,及恒定电流的连续性方程。
答:电荷守恒定律的积分式和微分式分别为:0=∂∂+•∇∂∂-=•⎰⎰t J dV t ds J S Vρρρρ恒定电流的连续性方程为:0=•∇J知识点4:在有介质存在的电磁场中,极化强度矢量p 和磁化强度矢量M 各的定义方法;P 与P ρ;M 与j ;E 、D 与p 以及B 、H 与M 的关系。
答:极化强度矢量p :由于存在两类电介质:一类介质分子的正电中心和负电中心不重和,没有电偶极矩。
另一类介质分子的正负电中心不重和,有分子电偶极矩,但是由于分子热运动的无规性,在物理小体积内的平均电偶极矩为零,因而也没有宏观电偶极矩分布。
在外场的作用下,前一类分子的正负电中心被拉开,后一类介质的分子电偶极矩平均有一定取向性,因此都出现宏观电偶极矩分布。
而宏观电偶极矩分布用电极化强度矢量P 描述,它等于物理小体积V ∆内的总电偶极矩与V ∆之比,.VpP i∆=∑ρi p 为第i 个分子的电偶极矩,求和符号表示对V ∆内所有分子求和。
磁化强度矢量M :介质分子内的电子运动构成微观分子电流,由于分子电流取向的无规性,没有外场时一般不出现宏观电流分布。
在外场作用下,分子电流出现有规则取向,形成宏观磁化电流密度M J 。
分子电流可以用磁偶极矩描述。
把分子电流看作载有电流i 的小线圈,线圈面积为a ,则与分子电流相应的磁矩为:介质磁化后,出现宏观磁偶极矩分布,用磁化强度M 表示,它定义为物理小体积V ∆内的总磁偶极矩与V ∆之比, 知识点5:导体表面的边界条件。
答:理想导体表面的边界条件为:.,0α=⨯=⨯H n E n ⎪⎪⎭⎫⎝⎛=•=•.0,B n D n σ。
它们可以形象地表述为:在导体表面上,电场线与界面正交,磁感应线与界面相切。
知识点6:在球坐标系中,若电势ϕ不依赖于方位角φ,这种情形下拉氏方程的通解。
答:拉氏方程在球坐标中的一般解为:()()()φθφθφθϕm P R d R c m P R b R a R m n m n n nm nnm m n mn n nm n nm sin cos cos cos ,,,1,1∑∑⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎪⎭⎫ ⎝⎛+=++ 式中nm nm nm nm d c b a 和,,为任意的常数,在具体的问题中由边界条件定出。
()θcos m n P 为缔合勒让德函数。
若该问题中具有对称轴,取此轴为极轴,则电势ϕ不依赖于方位角φ,这球形下通解为:()()θθϕcos ,cos 1n n n n n n n P P R b R a ∑⎪⎭⎫ ⎝⎛++=为勒让德函数,n n b a 和是任意常数,由边界条件确定。
知识点7:研究磁场时引入矢势A 的根据;矢势A 的意义。
答:引入矢势A 的根据是:磁场的无源性。
矢势A 的意义为:它沿任一闭合回路的环量代表通过以该回路为界的任一曲面的磁通量。
只有A 的环量才有物理意义,而每点上的A (x )值没有直接的物理意义。
知识点8:平面时谐电磁波的定义及其性质;一般坐标系下平面电磁波的表达式。
答:平面时谐电磁波是交变电磁场存在的一种最基本的形式。
它是传播方向一定的电磁波,它的波阵面是垂直于传播方向的平面,也就是说在垂直于波的传播方向的平面上,相位等于常数。
平面时谐电磁波的性质:(1)电磁波为横波,E 和B 都与传播方向垂直; (2)E 和B 同相,振幅比为v ;(3 E 和B 互相垂直,E ×B 沿波矢k 方向。
知识点9:电磁波在导体中和在介质中传播时存在的区别;电磁波在导体中的透射深度依赖的因素。
答:区别:(1)在真空和理想绝缘介质内部没有能量的损耗,电磁波可以无衰减地传播(在真空和理想绝缘介质内部);(2)电磁波在导体中传播,由于导体内有自由电子,在电磁波电场作用下,自由电子运动形成传导电流,由电流产生的焦耳热使电磁波能量不断损耗。
因此,在导体内部的电磁波是一种衰减波(在导体中)。
在传播的过程中,电磁能量转化为热量。
电磁波在导体中的透射深度依赖于:电导率和频率。
知识点10:电磁场用矢势和标势表示的关系式。
答:电磁场用矢势和标势表示的关系式为:⎪⎩⎪⎨⎧∂∂--∇=⨯∇=t A E A B ϕ 知识点11:推迟势及达朗贝尔方程。
答:推迟势为:()()''0'0',4,4,,dvrc r t x J t x A dv rc r t x t x ⎰⎰⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=πμπερϕ达朗贝尔方程为:⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎭⎫⎝⎛=∂∂+•∇-=∂∂-∇-=∂∂-∇011120222202222t c A t c Jt Ac A ϕερϕϕμ知识点12:爱因斯坦建立狭义相对论的基本原理(或基本假设)是及其内容。
答:(1)相对性原理:所有的惯性参考系都是等价的。
物理规律对于所有惯性参考系都可以表为相同的形式。
也就是不论通过力学现象,还是电磁现象,或其他现象,都无法觉察出所处参考系的任何“绝对运动”。
相对性原理是被大量实验事实所精确检验过的物理学基本原理。
(2)光速不变原理:真空中的光速相对于任何惯性系沿任一方向恒为c ,并与光源运动无关。
知识点13:相对论时空坐标变换公式(洛伦兹变换式)和速度变换公式。
答:坐标变换公式(洛伦兹变换式):222'''22'11cv x c vt t zz yy cv vt x x --===--=洛伦兹反变换式:22'2'''22''11cv x c v t t z z y y cv vt x x -+===-+=速度变换公式:⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧--=--=--=222'222'2'11111c vu c v u u c vu c v u u c vu v u u xz z xy y xx x知识点14:导出洛仑兹变换时,应用的基本原理及其附加假设;洛仑兹变换同伽利略变换二者的关系。
答:应用的基本原理为:变换的线性和间隔不变性。
基本假设为:光速不变原理(狭义相对论把一切惯性系中的光速都是c 作为基本假设,这就是光速不变原理)、空间是均匀的并各向同性,时间是均匀的、运动的相对性。
洛仑兹变换与伽利略变换二者的关系:伽利略变换是存在于经典力学中的一种变换关系,所涉及的速率都远小于光速。
洛仑兹变换是存在于相对论力学中的一种变换关系,并假定涉及的速率等于光速。
当惯性系'S (即物体)运动的速度c V <<时,洛伦兹变换就转化为伽利略变换,也就是说,若两个惯性系间的相对速率远小于光速,则它以伽利略变换为近似。
知识点15:四维力学矢量及其形式。
答:四维力学矢量为:(1)能量-动量四维矢量(或简称四维动量):⎪⎭⎫⎝⎛=W c i p p ,μ(2)速度矢量:dt dx d dx U μμμγτ==(3)动量矢量:μμU m p 0=(4)四维电流密度矢量:()ρρμμμic J J U J ,,0==(5)四维空间矢量:()ict x x ,=μ(6)四维势矢量:⎪⎭⎫⎝⎛=ϕμc i A A ,(7)反对称电磁场四维张量:νμμνμνx A x A F ∂∂-∂∂=(8)四维波矢量:⎪⎭⎫ ⎝⎛=c w i k k ,μ知识点16:事件的间隔:答:以第一事件P 为空时原点(0,0,0,0);第二事件Q 的空时坐标为:(x,y,z,t ),这两事件的间隔为:两事件的间隔可以取任何数值。
在此区别三种情况:(1)若两事件可以用光波联系,有r =ct ,因而02=s (类光间隔); (2)若两事件可用低于光速的作用来联系,有ct r <,因而有02>s (类时间隔);(a )绝对未来;(b )绝对过去。
(3)若两事件的空间距离超过光波在时间t 所能传播的距离,有ct r >,因而有02<s (类空间隔)。
知识点17:导体的静电平衡条件及导体静电平衡时导体表面的边界条件。
答:导体的静电平衡条件:(1)导体内部不带电,电荷只能分布在于导体表面上; (2)导体内部电场为零;(3)导体表面上电场必沿法线方向,因此导体表面为等势面。
整个导体的电势相等。
导体静电平衡时导体表面的边界条件:知识点18:势方程的简化。
答:采用两种应用最广的规范条件: (1) 库仑规范:辅助条件为.0=•∇A ρ(2) 洛伦兹规范:辅助条件为:.012=∂∂+•∇tc A αρ 例如:对于方程组:02022222)1(1ερφμφ-=•∇∂∂+∇-=∂∂+•∇∇-∂∂-∇A t J tc A t A c A ρρρρ(适用于一般规范的方程组)。
若采用库仑规范,可得:⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧=•∇-=∇-=∇∂∂-∂∂-∇)0(1103022222A J t c t A c A ρρρερφμφ;若采用洛伦兹规范,可得:⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎭⎫⎝⎛=∂∂+•∇-=∂∂-∇-=∂∂-∇011120222202222t c A t c Jt Ac A ϕερϕϕμ(此为达朗贝尔方程)。