电磁学课件

I
UR
R
7.3.4并联电路 （1）RC并联
I
IR
I
的长度为
C
I IR2 IC2
iC iR
IR
U ZR
U R
,
故 IC ZR CR, I U 1 (C)2
IR ZC
R2
IC
U ZC
CU
Z U I
1
, arctan IC arctan(CR)
1 R2
(C ) 2
IR
例.在 RC并联电路上加20V交流电压，已知电阻R=5.0, 容抗ZC 4.0,求各分支的电流和总电流。
IR
U R
20 5.0
4.0A
IC
U ZC
20 4.0
5.0A
总电流I IR2 IC2 =6.4A
（2）RL并联
I
IR2
I
2 L
U
11
R2 (L)2
Z U I
1
1 R2
1
( L)2
arctan IL arctan R
IR
L
7.3.5串、并联电路的应用（旁路、相移、滤波）
（1）旁路电容
t0 t dt
q(t) Q0 cost
i(t) I0 cos(t i )
u(t
)
U
0
cos(t
u
)
i(t)
dq dt
Q0
sin t
Q0
cos(t
2
)
u(t) q Q0 cost
CC
I0
Q0,U0
Q0 C
,i
2
,u
0
电容元件的阻抗（容抗）和相位差为

电磁场实验
1
实验目的和方法
电磁场实验的目的是通过实践探究电磁场的特性和规律，方法包括搭建实验装置和测量相关 参数。
2
实验步骤和设备
实验步骤包括电磁场产生、测量和调整等过程，设备包括电磁铁、导线、磁罗盘等。
3
实验结果和数据分析
通过实验得到的数据和观察结果，进行数据分析和结论总结，验证电磁场的理论知识。
《电磁学电磁场》PPT课 件
课程介绍：本课程将介绍电磁学和电磁场的基本概念和原理，帮助学生了解 电磁场的特性和应用。
电磁场的特性
定义和起源
电磁场是电荷和电流所产生 的物理场，源自麦克斯韦方 程组的理论。
麦克斯韦方程组
麦克斯韦方程组描述了电场 和磁场的相互作用和传播规 律，是电磁学的基本定律。
特性和属性
电磁场的挑战
电磁场的环境污染
电磁场的不当使用会对人体健康 和环境造成潜在的污的影响
电磁场可能对其他设备和系统产 生干扰，影响其正常运行和通信。
长期接触电磁场可能对人体健康 产生潜在影响，需要加强相关研 究和安全措施。
电磁场具有电场和磁场的强 度、方向、能量和传播速度 等特性和属性。
电磁场的应用
电磁感应
电磁感应现象是将磁场转化为 电场或电流，应用于发电机、 变压器等设备。
电磁波
电磁波的传播是通过电场和磁 场相互耦合形成的，应用于通 信、雷达等领域。
电磁场在生活中的应 用案例
电磁场的应用包括无线充电、 电磁炉、磁悬浮等，为我们的 生活带来了便利和创新。

学的重要性。
5
安培定律
了解安培定律和它在Maxwell方程组中的 作用。
电磁波
1 什么是电磁波
学习电磁波的基本定义、特性，以及电磁波 的传播方式。
2 电磁波的传播规律
探索电磁波如何在空间中传播，以及传播速 度的特点。
3 电磁波的性质
研究电磁波的频率、波长和能量等性质。
4 电磁波的应用
了解电磁波在通信、医学和科学研究等领域 的广泛应用。
《电磁学Maxwell》PPT课 件
让我们一起探索电磁学！本课程将介绍电学基础、磁学基础、Maxwell方程组、 电磁波以及电磁学的实际应用。
电学基础
什么是电学
学习电的基本原理，电荷与 电场的关系，以及静电场的 特性。
电荷与电场
了解电荷的性质，并学习电 荷如何产生电场以及电场的 作用。
电场叠加原理
展望电磁学在未来的科学、技术和社会发展中的潜 力。
探索不同电荷在空间中产生 的电场如何相互叠加。
磁学基础
1 什么是磁学
揭示磁学的基本概念，包括磁场的定义、性 质和作用。
2 磁场
了解磁场是如何由磁物体产生并对其他物体 产生作用的。
3 静磁场
探索静止磁场的特性和行为，以及磁场与电 荷的相互作用。
4 磁场叠加原理
了解多个磁场如何叠加，并研究叠加后磁场 的性质。
应用实例
电动机的工作原理
研究电磁学在电动机中的应用， 以及电动机的工作原理和效率。
带电粒子在磁场中的 运动
探索带电粒子在磁场中的受力 情况和运动轨迹。
电磁辐射的防护技术
了解电磁辐射对人体健康的影 响及相关防护技术。
结束语
总结
总结本课的重点内容，并强调电磁学的重要性和应 用前景。

圈中也产生了电流。法拉第将这些现象与静电感应类比，把这些
现象正式定名为电磁感应。
32
法拉第根据大量实验事实总结出了如下定律：
电路中感应电动势的大小，跟穿过这一闭合电路的磁 通变化率成正比。
感应电动势用 表示，即 （负号反映感应电动势的方向 与磁通量变化的关系）
这就是法拉第电磁感应定律。
直到70年代才逐渐被爱迪生发明的白炽灯所代替。此 外伏打电池也促进了电镀的发展，电镀是1839年由西 门子等人发明的。
23
3.2 电磁学的建立
电磁感应现象的发现，对科学技术的发展意义重大。
它揭示了电与磁相互联系和转变的又一重要性质，推 动了电磁学理论的的发展。
在应用方面，为大规模地利用电能开辟了广阔的道路
记载了电学方面的研究。
6
盖利克和起电机
盖利克 起电机
最早的静电起电机出现在17世纪，O.von.盖利克 利用摇柄使一个硫磺球（后改用玻璃球）迅速旋转 ，用人手（或皮革）与之摩擦起电。
到19世纪，这种摩擦起电机为感应起电机所取代。
7
18世纪电的研究——电流趣闻
斯蒂芬·格雷 （Stephen Gray）
闪电可以使罗盘的磁针旋转
24
奥斯特实验
在1820年4月发现电流的磁效应：当电流 通过导线时，引起导线近旁的磁针偏转。
丹麦物理学家奥斯特 (Hans Christian Oersted，
1777—1851)
通电导线周围和永磁体周围一样都存在磁场。 25
同年7月21日以《关于磁针上电冲突作用的实验》 为题发表了他的发现。
安培研究电流相互 作用的仪器 28
即两个电流元之间的作用力跟它们之间距离的平方成反比 ，这就是著名的安培定律。

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创新实验设计思路分享
组合实验法
将多个相关实验进行组合设计，以提高实验 效率和准确性。
对比实验法
通过对比不同条件下的实验结果，探究物理 现象的本质和规律。
仿真模拟法
利用计算机仿真技术模拟实验过程，以降低 成本和提高安全性。
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改进测量方法
针对传统测量方法的不足之处进行改进和创 新，提高测量精度和效率。
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自感和互感现象分析
自感现象是指一个线圈中的电 流发生变化时，在线圈自身中 产生感应电动势的现象。
互感现象是指两个相邻的线圈 中，一个线圈中的电流发生变 化时，在另一个线圈中产生感 应电动势的现象。
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自感和互感现象的产生都与磁 场的变化有关，它们是电磁感
应现象的重要组成部分。
麦克斯韦方程组可以推导出电磁波的存在和传播，是无线通信的理论基础 。
18
电磁波产生条件与传播方式
01
02
03
电磁波产生的条件是变 化的电场或磁场，即振 荡电路中的电荷或电流
。
电磁波的传播方式是横 波，电场和磁场相互垂 直且与传播方向垂直。
电磁波在真空中的传播 速度等于光速，且在不 同介质中的传播速度不
7
02
静电场与恒定电流
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静电场中的导体和电介质
静电场中的导体特性
静电感应现象
静电平衡条件
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静电场中的导体和电介质
导体表面电荷分布
电介质极化现象
电偶极子概念
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静电场中的导体和电介质
电介质极化机制

资料
原子核表面 中子星表面 目前最强人工磁场 太阳黑子内部 太阳表面 地球表面 人体
15.2 磁通量 磁场中的高斯定理
1. 磁感应线 用磁感应线描述磁场的方法是：在磁场中画一 簇曲线，曲线上每一点的切线方向与该点的磁场方 向一致，这一簇曲线称为磁感应线。
①方向： 曲线上一点的切 线方向和该点的磁场 方向一致。 ②大小：
S
稳恒磁场的高斯定理反映稳恒磁场是无源场。
又称磁通密度 (magnetic flux density)
直线电流的磁感应线
I I
B
圆电流的磁感应线
B
I
I
通电螺线管的磁感应线
I
中子星的磁感应线
2. 磁通量（magnetic flux） 通过磁场中任一面积的磁感应线数称为通过 该面的磁通量，用m 表示。 ①均匀磁场，磁感应线垂直通过S
m B dS BdS cos
3.磁场中的高斯定理
高斯定理的微分形式
B 0
m B dS 0
S
─穿过任意闭合曲面的磁通量为零。 这是无磁单极的必然结果。
C 型、 U 型 永磁体的外部磁 感应线
m B dS 0
4、奥斯特实验
5、平行电流间的相互作用力
I F I F
二、磁力与电荷的运动的关系 在上述磁的基本现象中，平行电流的相互作用可 以说是运动电荷之间的相互作用，因为电流是电荷 的定向运动形成的，其他的都是永磁体。为什么说 他们也是运动电荷的相互作用呢？这是因为永磁体 也是由分子和原子组成的，在分子内部，电子和质 子等带电粒子的运动也形成微小的电流，叫做分子 电流。当成为磁体时，其内部的分子电流的方向按 一定的方式排列起来了。因此他们之间的相互作用 也是运动电荷之间的相互作用的表现。 结论：在所有情况下，磁力都是运动电荷之间 的相互作用的表现。

静电屏蔽
利用导体静电平衡的特性实现静电屏蔽的原理及 应用。
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介质中静电场传播规律
电介质的极化
电介质在静电场中的极化现象及 极化机制，包括电子极化、原子 极化和取向极化等。
介质中的电场强度
电介质中的电场强度与自由电荷 和极化电荷的关系，以及介质中 的高斯定理。
介质中的电位移矢量
电位移矢量的定义及物理意义， 以及介质中的电位移矢量与电场 强度的关系。
2024/1/27
电磁环境与健康关系研究
关注电磁辐射对人类健康的影响，开展相关 研究和评估工作。
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感谢您的观看
THANKS
2024/1/27
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2024/1/27
普朗克公式
为了解释黑体辐射的实验结果，德国物理学 家普朗克在1900年提出了一个公式，即普朗 克公式。该公式描述了黑体辐射的能量分布 与频率、温度之间的关系，并引入了量子化
的概念，为量子力学的建立奠定了基础。
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康普顿散射实验和汤姆逊模型
要点一
康普顿散射实验
要点二
汤姆逊模型
康普顿散射是指X射线或伽马射线与物质相互作用时，光子将 部分能量转移给电子，使电子获得动能并从原子中逸出的现 象。康普顿散射实验证实了光具有粒子性，即光子的存在。
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磁感应强度计算方法
磁感应强度的定义
磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量，用B表示，单位为特斯拉（T）。
磁感应强度的计算方法
根据毕奥-萨伐尔定律和安培环路定理，可以计算载流导线或电流回路在空间任一点产生的磁感应强度。
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霍尔元件工作原理及应用

N•
俯视图
力偶矩
df
dM= —0—4I1—I2 cot(—2 )d
2Rsin(
)
=
—0—I1—I2
cos2—2
d
df
M
0I1I2R cos2 d
0
2
= —0—I21—I2R—
+ =/2 I S= pm
d•
l1 I
B
M=B pmsin 矢量式： M pm B (6-42)
fab
f
pm
BI l sin
(2) N 匝矩形线圈
pm
pm
f cd
INI fNf 但合力矩增为N倍
合Байду номын сангаас仍为0，
稳定 平衡
l1
I
非稳定平• 衡
适用于任意M形=MN状(B的IpS平msin面B线) =圈B在pm匀si强n磁场中的情况。fab
3
由对称性分析可知： f2=f3
I1
d l2
f1
I2 I2dl2 I2 dl1
l1
b
a
f3
c
f2
y
x
O
fy= f3y f2y =0
f= fx= 2f2xf1 =2f2cos60 f1 = < 0 方向指向I1 。
三．磁场对载流线圈 的作用
1．匀强磁场中的载流线圈 (1) 单匝矩形线圈
fad d B
df
Idl
d f 的大小：d f BI dlsin
方向： 由 I d l B 决定
B
一．安培定律
矢量式
d f Idl B
df
Idl
d f 的大小： d f BI dl sin

2006.12
小结
Maxwell生在电磁学已经打好基础的年代； 及 时 总 结 了 已 有 的 成 就 〔Faraday 、 Thomson>,
提出问题； 深刻洞察超距作用学派理论的困难和不协调因素,
看穿那种力图把电磁现象归结于力学体系的超距 作用理论的根本弱点； 从类比研究入手,借助于数学工具,在理想思维的基 础上建立模型,甩掉一切机械论点,径直把位移电流 和电磁场作为客体摆在电磁理论的核心地位,开创 了物理学的又一个新起点.
动2好006.像12 是介质中分子的旋转运动
Maxwell的分子涡旋模型
小球——电以太, 受电力的作用会移 动 ——电流
六角形－磁以太, 绕磁力线旋转成右 手螺旋关系
两者象齿轮一样互 相啮合
2006.12
当电流从A—B流动时
当电流从A—B流动时,电 以太沿AB移动〔滚动前 进〕
电以太移动使与之啮合 的上下两排磁以太分别 按逆时针和顺时针方向 旋转,并依次带动上下各 排——形成与电流成右 手螺旋关系的空间磁力 线
2V4
1839年,Gauss定理
AndS AdV
1854年Stoxes定理Adl( A )ndS
2006.12
建立电磁现象的统一理论
这一切成果标志：建立电磁场理论的 时机成熟
摆在物理学家面前的课题是把已发现 的各个规律囊括起来,建立电磁现象的 统一理论.
Maxwell总结前人的工作,为电磁理论 的建立作出了卓越的贡献
2006.12
Weber的结论
首先由电流元相互作用的安培公式导出了 运动电荷相互作用力的具体公式
然后写出了两运动电荷之间的相互作用能 从而得到两载流线圈的相互作用能U 由此得到运动载流线圈 l 中的感应电动势