《大学物理(张三慧版)》电磁学总结(基础知识)
大学物理(张三慧)
李玉琦 河南科技学院
三,量纲应用(举例) 只有量纲相同的项才能进行加减或用 等式联接,据此可检验运算结果!
F ≠ mv
MLT-2
2
ML2T-2
李玉琦 河南科技学院
§2.2 常见的几种力 重力:
由于地球吸引而使物体受到的力.
W = mg
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2. 弹性力(elastic force) 物体发生弹性变形后,内部产生欲恢复形变的力.
牛顿(Isaac Newton, 1642―1727)
重要贡献有万有引力定律,经典力学,微 积分和光学. 万有引力定律:总结了伽利略和开普勒 的理论和经验,用数学方法完美地描述了 天体运动的规律. 牛顿运动三大定律:《自然科学的数学 原理》中含有牛顿运动三条定律和万有引 力定律,以及质量,动量,力和加速度等 概念. 光学贡献:牛顿发现色散,色差及牛顿 环,他还提出了光的微粒说. 反射式望远镜的发明
F = ma ,是瞬时关系
即:F与a同时存在,改变,消失
3.以下两种情况下,质量不能当常量
物体在运动中质量有所增减,如火箭,雨滴问题. 高速(v > 106 m/s ) 运动中,质量与运动速度相关, 如相对论效应问题.
4. 力的叠加原理
F = F1 + F2 + F3 +
a = a1 + a2 + a3 +
B
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4. 流体曳力
当物体穿过液体或气体运动时,会受到流体阻力,该阻力 与运动物体速度方向相反,大小随速度变化. (1) 当物体速度不太大时,流体为层流,阻力主要由流体的 粘滞性产生.这时流体阻力与物体速率成正比.
f = kv
(2) 当物体穿过流体的速率超过某限度时(低于声速),流 体出现旋涡,这时流体阻力与物体速率的平方成正比.
电磁学知识点
电磁学知识点引言：电磁学是物理学领域中的一个重要分支，研究电荷和电流所产生的电场与磁场及它们之间的相互作用。
本文将重点介绍电磁学的基础知识点，包括库仑定律、安培定律、麦克斯韦方程组以及电磁波等内容，以帮助读者更好地理解电磁学的基本原理和应用。
一、库仑定律库仑定律是电磁学的基础之一，描述了两个电荷之间的相互作用力。
根据库仑定律，两个电荷之间的力与它们的电荷量成正比，与它们之间的距离的平方成反比。
这一定律可以用以下公式表示：F = k * |q1 * q2| / r^2其中F是两个电荷之间的作用力，q1和q2分别是这两个电荷的电荷量，r是它们之间的距离，k是一个常数，被称为库仑常数。
二、安培定律安培定律是描述电流所产生的磁场的原理。
根据安培定律，通过一段导线的电流所产生的磁场的大小与电流的大小成正比，与导线到磁场点的距离成反比，磁场的方向则由右手螺旋定则确定。
安培定律可以用以下公式表示：B = (μ0 / 4π) * (I / r)其中B是磁场的大小，μ0是真空中的磁导率，约等于4π x 10^-7 T·m/A，I是电流的大小，r是观察点到电流所在导线的距离。
三、麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组是电磁学的基本方程组，总结了电磁学的基本定律和规律。
麦克斯韦方程组包括四个方程，分别描述了电荷和电流的电场和磁场之间的关系，以及它们的传播规律。
这些方程是：1. 麦克斯韦第一方程（电场高斯定律）：∇·E = ρ / ε02. 麦克斯韦第二方程（磁场高斯定律）：∇·B = 03. 麦克斯韦第三方程（法拉第电磁感应定律）：∇×E = -∂B/∂t4. 麦克斯韦第四方程（安培环路定律）：∇×B = μ0 * J + μ0ε0 *∂E/∂t其中E是电场，B是磁场，ρ是电荷密度，ε0是真空中的介电常数，J是电流密度。
四、电磁波电磁波是由电场和磁场相互作用而形成的一种传播现象。
大学物理电磁学知识点
大学物理电磁学知识点上学的时候，说到知识点，大家是不是都习惯性的重视？知识点就是掌握某个问题/知识的学习要点。
那么，都有哪些知识点呢？下面是店铺为大家整理的大学物理电磁学知识点，希望对大家有所帮助。
大学物理电磁学知识点篇1磁感应强度(magneticfluxdensity)，描述磁场强弱和方向的物理量，是矢量，常用符号B表示，国际通用单位为特斯拉(符号为T)。
磁感应强度也被称为磁通量密度或磁通密度。
在物理学中磁场的强弱使用磁感应强度来表示，磁感应强度越大表示磁感应越强；磁感应强度越小，表示磁感应越弱。
磁感应强度的定义公式磁感应强度公式B=F/(IL)磁感应强度是由什么决定的?磁感应强度的大小并不是由F、I、L 来决定的，而是由磁极产生体本身的属性。
如果是一块磁铁，那么B的大小之和这块磁铁的大小和磁性强弱有关。
如果是电磁铁，那么B与I、匝数及有无铁芯有关。
物理网很多文章都建议同学们采用类比的方法来理解各个物理量。
我们用电阻R来做个对比。
R的计算公式是R=U/I；可一个导体的电阻R大小并不是由U或者I来决定的。
而是由其导体自身属性决定的，包括电阻率、长度、横截面积。
同样，磁感应强度B也不是由F、I、L来决定的，而是由磁极产生体本身的属性。
如果同学们有时间，可以把静电场中电容的两个公式来对比着复习、巩固下。
B为矢量，方向与磁场方向相同，并不是在该处电流的受力方向，运算时遵循矢量运算法则(左手定则)。
描述磁感应强度的磁感线在磁场中画一些曲线，用(虚线或实线表示)使曲线上任何一点的切线方向都跟这一点的磁场方向相同(且磁感线互不交叉)，这些曲线叫磁感线。
磁感线是闭合曲线。
规定小磁针的北极所指的方向为磁感线的方向。
磁铁周围的磁感线都是从N极出来进入S极，在磁体内部磁感线从S极到N极。
磁感线都有哪些性质呢?⒈磁感线是徦想的，用来对磁场进行直观描述的曲线，它并不是客观存在的。
⒉磁感线是闭合曲线；磁铁的磁感线，外部从N指向S，内部从S 指向N；⒊磁感线的疏密表示磁感应强度的强弱，磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向。
大学物理电磁学知识点
大学物理电磁学知识点电磁学是物理学中一个重要的分支，涵盖了电荷、电场、磁场、电磁波等内容。
在大学物理学课程中，电磁学知识点是必不可少的。
本文将探讨一些关键的电磁学知识点，帮助读者更好地了解这一领域。
首先，我们来谈谈电荷和电场。
电荷是电磁学的基本概念，分为正电荷和负电荷。
在物体中，正负电荷相互吸引，相同电荷相互排斥。
电场是由电荷产生的力场，它描述了电荷对周围空间的影响。
对于一个点电荷Q来说，其周围的电场强度E与距离r成反比，符合库仑定律E=kQ/r^2，其中k是一个常数。
接下来，我们将探讨电场的另一个重要概念-电势。
电势是描述电场状态的一种物理量，它反映了单位正电荷在电场中所具有的能量。
在电势的概念中，我们引入了电势能和电势差。
电势能是指电荷在电场中所具有的能量，而电势差是指在单位正电荷移动时所做的功。
而物体的导体性质也与电磁学紧密相关。
导体是一种能够传导电流的材料，其内部的自由电子可以自由移动。
导体中的电荷分布是非常均匀的，所以电场在导体内外表面垂直分布。
此外，导体内的电场强度为零，这是由于导体内部的电荷分布所决定的。
当我们讨论电磁学时，不得不提磁场。
磁场是由磁荷和电流产生的。
磁荷是一种假想的磁性单极子，而电流则是电荷的流动。
磁场可以通过磁感应强度B来描述，它是反映物体对磁场的响应的一个物理量。
磁感应强度的单位是特斯拉(T)，在磁场中的物体将受到一个磁力的作用。
当电荷和磁场相互作用时，将产生电磁感应现象。
法拉第电磁感应定律描述了电磁感应的规律。
当一个闭合线圈中的磁感应强度发生变化时，线圈中将会产生感应电动势。
这一定律也是电磁感应中电磁场与电荷之间相互转化的基础。
最后，我们来谈一谈电磁波。
电磁波是一种电场和磁场相互关联扩展传播的现象。
电磁波有许多不同的频率和波长，包括射频、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。
这些电磁波在现代通信、医疗、无线电和电视等领域中都有着广泛的应用。
以上是一些大学物理电磁学的基本知识点。
大学物理电磁学知识点总结
大学物理电磁学总结一、三大定律库仑定律：在真空中，两个静止的点电荷q1 和q2 之间的静电相互作用力与这两个点电荷所带电荷量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比，作用力的方向沿着两个点电荷的连线，同号电荷相斥，异号电荷相吸。
uuu r q q ur F21 = k 1 2 2 er rur u r 高斯定理：a) 静电场：Φ e = E d S = ∫s∑qiiε0（真空中）b) 稳恒磁场：Φ m =u u r r Bd S = 0 ∫s环路定理：a) 静电场的环路定理：b) 安培环路定理：二、对比总结电与磁∫Lur r L E dl = 0 ∫ ur r B dl = 0 ∑ I i （真空中）L电磁学静电场稳恒磁场稳恒磁场电场强度：E磁感应强度：B 定义：B =ur ur F 定义：E = (N/C) q0基本计算方法：1、点电荷电场强度：E =ur r u r dF （d F = Idl × B ）(T) Idl sin θ方向：沿该点处静止小磁针的N 极指向。
基本计算方法：urq ur er 4πε 0 r 2 1r ur u Idl × e r 0 r 1、毕奥-萨伐尔定律：d B = 2 4π r2、连续分布的电流元的磁场强度：2、电场强度叠加原理：ur n ur 1 E = ∑ Ei = 4πε 0 i =1r qi uu eri ∑ r2 i =1 inr ur u r u r 0 Idl × er B = ∫dB = ∫ 4π r 23、安培环路定理（后面介绍）4、通过磁通量解得（后面介绍）3、连续分布电荷的电场强度：ur ρ dV ur E=∫ e v 4πε r 2 r 0 ur σ dS ur ur λ dl ur E=∫ er , E = ∫ e s 4πε r 2 l 4πε r 2 r 0 04、高斯定理（后面介绍）5、通过电势解得（后面介绍）几种常见的带电体的电场强度公式：几种常见的磁感应强度公式：1、无限长直载流导线外：B = 2、圆电流圆心处：B = 3、圆电流轴线上：B =ur 1、点电荷：E =q ur er 4πε 0 r 2 10 I2R0 I 2π r2、均匀带电圆环轴线上一点：ur E=r qx i 2 2 32 4πε 0 ( R + x )R 2 IN 2 ( x 2 + R 2 )3 21 0α 23、均匀带电无限大平面：E =σ 2ε 0（N 为线圈匝数）4、无限大均匀载流平面：B =4、均匀带电球壳：E = 0( r < R )（α 是流过单位宽度的电流）ur E=q ur er (r > R ) 4πε 0 r 25、无限长密绕直螺线管内部：B = 0 nI （n 是单位长度上的线圈匝数）6、一段载流圆弧线在圆心处：B = （是弧度角，以弧度为单位）7、圆盘圆心处：B =r ur qr (r < R) 5、均匀带电球体：E = 4πε 0 R 3 ur E= q 4πε 0 r ur er (r > R ) 20 I 4π R0σω R2（σ 是圆盘电荷面密度，ω 圆盘转动的角速度）6、无限长直导线：E =λ 2πε 0 x λ 0(r > R ) 2πε 0 r7、无限长直圆柱体：E =E=λr (r < R) 4πε 0 R 2电场强度通量：N·m2·c-1）（磁通量：wb）（sΦ e = ∫ d Φ e = ∫ E cos θ dS = ∫s sur u r E d S通量u u r r Φ m = ∫ d Φ m = ∫ Bd S = ∫ B cos θ dS s s s若为闭合曲面：Φ e =∫sur u r E d S若为闭合曲面：u u r r Φ m = Bd S = B cos θ dS ∫ ∫s s均匀电场通过闭合曲面的通量为零。
大学物理电磁学知识点
大学物理电磁学知识点电磁学是物理学的一个基础分支，主要研究电荷在电磁场中的运动规律以及电磁场的生成和作用。
本文将介绍大学物理电磁学学科的主要知识点。
电场和电荷电荷是物质的一种基本属性，可以通过静电作用相互作用，分为正电荷和负电荷。
每个电荷都会产生一个电场，电场是描述电荷之间相互作用的物理场。
电场的强度取决于电荷的数量和位置。
电荷分布的不均匀会导致电场不均匀，从而产生电场线和等势面。
静电场和电势当电荷和电场都不随时间变化时，这种电场称为静电场。
静电场中，电荷间的相互作用力可以通过库仑定律来描述。
库仑定律表明，两个电荷之间的相互作用力正比于它们之间的距离平方，反比于它们的电荷量。
电场的电势能是一种能量形式，表示在电场中放置一个电荷时，电场由于空间位置的变化而发生的能量变化。
电场的电势可以通过积分来计算，计算公式如下：$$V=\\int_{P}^{A}-E\\cdot d \\vec{l}$$其中，V为电势，E为电场强度，$\\vec{l}$为路径微元，P为参考点，A为目标点。
感应电场和法拉第电磁感应定律感应电场是由于磁场变化而产生的电场。
当磁场的磁通量发生变化时，周围会产生感应电场，它的大小和方向与磁通量变化率成正比。
法拉第电磁感应定律描述了磁通量变化率和感应电动势之间的关系。
它表明，一个导体中的感应电动势正比于它的磁通量的变化率，即：$$\\varepsilon=-\\frac{d\\Phi}{dt}$$其中，$\\varepsilon$为感应电动势，$\\Phi$为磁通量。
磁场和洛伦兹力磁场也是一种物理场，它可以使运动中的电荷偏离原来的路径，产生磁力线。
磁场的大小和方向与电荷的运动状态有关。
洛伦兹力是运动电荷受到的磁场力。
洛伦兹力的大小可以通过以下公式计算：$$\\vec{F}=q(\\vec{E}+\\vec{v}\\times\\vec{B})$$其中，$\\vec{F}$为洛伦兹力，q为电荷量，$\\vec{E}$为电场强度，$\\vec{v}$为电荷的速度，$\\vec{B}$为磁场的磁感应强度。
张三慧大学物理《电磁学》PPT课件
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。
大学物理电磁学总结
几种典型电流的磁场分布 （1）有限长直线电流的磁场
z
D
2
B
（cos1 cos 2） 4π r0
B
0 I
dz
I
z
1
r
dB
x
C
o
r0
*
（2）无限长载流直导线的磁场
P
y
1 0 2 π
π 1 2 2 π
0 I
2π r0
（3）半无限长载流直导线的磁场
BP
Ex 0
o a
dq
r
1
P dE y
y
E Ey 20a
E Ey 2 0 a
dE
dq
y
dE
a
P
dq
x
o
3）无限大带电平面
E 2 0
E
E
E
E
4）带电圆环轴线上的场强
qx E 2 2 32 4π 0 ( x R )
①由电荷分布的对称性分析电场分布的对称性. ②在对称性分析的基础上选取高斯面. 目的是使 s E dS 能够积分，成为E 与面积的乘积形式。
选取高斯面的技巧： • 使场强处处与面法线方向垂直， 以致该面上的电通量为零。 • 使场强处处与面法线方向平行， 且面上场强为恒量。这种面上的 电通量简单地为 ES 。
5）带电圆环轴线上的场强
q R
y dq dl r
o
P x
x
z
y
R o
dR
E
dq 2π RdR
( x 2 R 2 )1/ 2
x 1 1 E ( ) 2 0 x 2 x 2 R02
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大学物理电磁学总结
一、三大定律
库仑定律：在真空中，两个静止的点电荷q 1和q 2之间的静电相互作用力与这两个点电荷所带电荷量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比，作用力的方向沿着两个点电荷的连线，同号电荷相斥，异号电荷相吸。
高斯定理：a) 静电场：0
i
i
e s
q
E d S εΦ=
=
∑⎰
（真空中）
b) 稳恒磁场：0m s
B dS Φ=
=⎰
环路定理：a) 静电场的环路定理：0L
E dl =⎰
b) 安培环路定理：
0i B dl I μ=（真空中）
12
212
r q q F k e r
= 电场强度：E 定义：0
F
E q =
(N/C) 基本计算方法： 点电荷电场强度：2
014r q E e r πε= 电场强度叠加原理：
21
1014n
n i
i ri
i i i q E E e r πε====∑∑
连续分布电荷的电场强度：
2022004,44r
v r r
s l dV E e r dS dl E e E e r r ρπεσλπεπε==
=⎰⎰⎰
高斯定理（后面介绍）
通过电势解得（后面介绍）
d F Idl B =⨯）(T)
方向：沿该点处静止小磁针的N 极指向。
02
4r
Idl e d B r
μπ⨯=
连续分布的电流元的磁场强度：
02
4r
Idl e B d B r μπ⨯==⎰⎰
安培环路定理（后面介绍） 通过磁通量解得 （后面介绍）
、点电荷：2014r
q E e r πε= 2、均匀带电圆环轴线上一点： 223204()qx E i R x πε=+ 3、均匀带电无限大平面：02E σε= 4、均匀带电球壳：0()E r R =< 20()4r
q E e r R r
πε=> 、均匀带电球体：30()4qr
E r R R
πε=< 20()4r
q E e r R r
πε=> 02E x λπε= 、无限长直圆柱体：0()E r R λ=
> s E d S ⎰ E dS 均匀电场通过闭合曲面的通量为零。
cos s B dS B =⎰
若为闭合曲面：
cos s
s
B d S B dS θ=
=
⎰
⎰
i i
s
q E d S ε==∑
⎰
注：静电场是有源场
可以求解E
磁场的高斯定理：
0s
B dS =
=⎰
注：磁场是无源场
静电场的环路定理：0L
E dl =⎰
注：静电场力是保守力；静电场是保守场、无旋场。
安培环路定理：
0L
L
B dl μ=∑⎰
注：磁场是有旋场。
可以就解B
静电场的功与电势能：静电场的功：0ab A E dl =
保守力的功等于势能的改变量
0E dl
一般设无穷远点电势能为0
0a
q E dl ∞
⎰
b W
磁场对电流的作用：
磁场对载流导线的作用：
L
F d F Idl B ==⨯⎰⎰
均匀磁场对平面在流线圈
的作用：
M m B =⨯（M 为磁力矩）
n m NISe =（m 为磁偶极子）
磁力的功：
2
1
21()m m m
m m A Id I I ΦΦ=Φ=Φ-Φ=∆Φ⎰
只有磁场：（洛伦兹力）F qv B =⨯
由于洛伦兹力与速度始终垂直，所以洛伦兹力对运动电荷做的功恒等于零。
既有电场又有磁场：
()F q E v B =+⨯
霍尔效应：
H
IB
R d
=，（1H R nq =）E dl ∞
b
a b a
V V E dl =-=
⎰
点电荷电场中的电势：
2
04q q dr r
πε=
点电荷系电场中的电势：
1
04i i
q r πε∑
电荷连续分布带电体电场中的电势：(
)V V V E i j k gradV x y z
∂∂∂=-++=-∂∂∂
磁场强度矢量H ：
0r
B
B
H μμμ
=
=
(A·m -1)
有电介质的安培环路定理定理L
L
H dl I =∑⎰
传
磁场的能量
磁场能量体密度：磁场能量：m W =
电位移矢量D ： 0r D E E εεε==(C·m -2) 有电介质的高斯定理:
0i s
i
D dS q =∑⎰
0i q 为自由电荷。
电场的能量 电场能量体密度：电场静电能：e W
计算电容思路： ()E D V →→→常见电容器：
平行板电容器：球形电容器：计算自感思路：()B H →Φ常见线圈自感：1、 长直螺线管：2、 无磁芯环形密绕线圈：μ感应电动势。
()b b
k a
E dl v B dl =⨯⎰
产生电动势的非静电力是洛伦兹力的一个分力。
的变化仅仅是由于磁场变化所引起的感应电动势。
v L
s d B
E dl d S dt t
ψ∂=
=-
=-∂⎰
⎰⎰
变化的磁场激发有旋电场作用于自由电荷引起感应
电动势。
楞次定律：（用于判断感应电流的方向）
闭合回路中，感应电流的方向总是使得它自身产生的磁通量反抗引起磁感应电流的磁通量的变化。
三、麦克斯韦电磁场理论简介。
1、电场的高斯定理。
(1)
(2)
0i s
s
s
s D d S D
d S D
d S q =
+=∑⎰
⎰
⎰内
(1)
D ：静电场电位移矢量 (2)
D
：有旋电场电位移矢量
2、法拉第电磁感应定律。
(1)
(2)
m
L
L
L
d E dl E
dl E
dl dt
Φ=
+=-
⎰
⎰
⎰ (1)E ：静电场电场强度 (2)
E
：有旋电场电场强度
3、磁场的高斯定理。
(1)
(2)
0s
s
s
B d S B
d S B
d S =
+=⎰
⎰
⎰
(1)
B ：传导电流产生的磁感应强度 (2)
B ：位移电流产生的磁感应强度
4、全电流安培环路定理。
(1)
(2)
D
L
L
L
L
d H dl H
dl H
dl I I dt
Φ=
+
=+
=∑⎰
⎰
⎰
全 (1)
H
：传导电流产生的磁场强度矢量 (2)
H
：位移电流产生的磁场强度矢量。