大学物理电学(东华大学查学军老师课件)
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大学物理知识点总结ppt课件
0 r
— 介质的介电常量
电位移通量：D D dS
D d S q0
S
S
高斯面内自由 电荷的代数和
4、电容器及其电容
（1）定义： C = Q/U
（2）平板电容器: C S
d
（3）电容器的串、并联：
串联： 1 n 1
C
i 1 C i
n
并联：C Ci i 1
（4）电容器的能量 ：W 1 Q2 1 CU 2 1 UQ
连续带电体场:
d dq
q
q4 0r
( 0 )
3、典型场： 均匀带电球面：
q (r R)
4 0R
q
(φ∞ =0)
(r R)
4 0r
导体与介质概要 1、静电平衡导体的特点：
E表
0
nˆ
（1）场强与电势分布：
E内 0
（2）电荷分布：
等势体
等 势 面
净电荷只能分布在表面。
实心导体：
难退磁
用途 铁芯 永久磁铁
电磁感应概要 1、基本定律：
（1）楞次定律——效果反抗原因 (判断ε方向)
（2）法拉第电磁感应定律：
d (多匝:Φ → Ψ )
dt ε的方向为结果取正值的回路绕向。
2、动生电动势：
（1）一段导体平动：
( v B ) dl
右手定则判断方向： L
ε的方向为结果取正值的积分方向。 均匀 B 中，起、止点一样的任意导线平动，ε一样。
B内 0nI B内 0nI
B 0 j / 2
B外 0 B外 0
1、B、H 关系:
磁介质概要
对各向同性磁介质： B H
2、磁介质的分类：
B
东华大学电工电子复习(课堂PPT)
答疑
• 时间：2016.12.27（周二）和2016.12.29 （周四）
• 地点：综合实验楼B339
• 请准备具体问题，不负责科普！
.
1
直流电路
.
2
重点
• 1.理解电压与电流参考方向的意义；
• 2. 电阻串并联
• 3.理解电功率（P=±IU）的计算并判断器件作用（电源或 负载）；
• 4. 会计算电路中各点的电位（设定参考点,Va=Uao）； • 5.熟练掌握应用欧姆定律（U=±IR）和基尔霍夫定律（
RB 2 RE2
43k 7.5k
+ CE –
AuAu1Au2
.
44
uic=(ui1+ui2)/2
uid=+/-(ui1-ui2)/2
+UCC
RB +
RC + uo – RC T1 RP T2
RB
+
ui1
RE
ui2
–
+–EE
–
• 差分放大电路（放大直流信号）是抑制零点漂移最有效的电路结构。
.
45
共射单管电路输入输出波形
+ ui2
R2
––
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
– +
+
R3
+ uo –
RF
ui2 ui1
Ri2 • 反RF向加法
Ri1
–
+
+
R2
ui1
+ uo
ui2
–
R1
– +
+
+ Ri1
uo –
Ri2
• 同向比例
• 时间：2016.12.27（周二）和2016.12.29 （周四）
• 地点：综合实验楼B339
• 请准备具体问题，不负责科普！
.
1
直流电路
.
2
重点
• 1.理解电压与电流参考方向的意义；
• 2. 电阻串并联
• 3.理解电功率（P=±IU）的计算并判断器件作用（电源或 负载）；
• 4. 会计算电路中各点的电位（设定参考点,Va=Uao）； • 5.熟练掌握应用欧姆定律（U=±IR）和基尔霍夫定律（
RB 2 RE2
43k 7.5k
+ CE –
AuAu1Au2
.
44
uic=(ui1+ui2)/2
uid=+/-(ui1-ui2)/2
+UCC
RB +
RC + uo – RC T1 RP T2
RB
+
ui1
RE
ui2
–
+–EE
–
• 差分放大电路（放大直流信号）是抑制零点漂移最有效的电路结构。
.
45
共射单管电路输入输出波形
+ ui2
R2
––
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
– +
+
R3
+ uo –
RF
ui2 ui1
Ri2 • 反RF向加法
Ri1
–
+
+
R2
ui1
+ uo
ui2
–
R1
– +
+
+ Ri1
uo –
Ri2
• 同向比例
大学物理第1章电路及其分析方法
Part
06
实验与实践
电路实验的基本操作
实验准备
熟悉实验原理、目的和步骤，准 备好所需设备和材料。
实验报告
整理实验数据和结论，撰写实验 报告。
实验操作
按照实验步骤进行操作，注意观 察和记录实验数据。
数据处理
对实验数据进行处理和分析，得 出结论。
电路故障排查与维修
故障诊断 1
通过观察和测试确定故障 部位和原因。
三角形电路
三个端子不连接到一个公共点的电路。每个元件的电压是相 电压。
节点电压法与回路电流法
节点电压法
通过设定节点电压，利用基尔霍夫定律求解电路的方法。适用于具有多个节点 和少量元件的电路。
回路电流法
通过设定回路电流，利用基尔霍夫定律求解电路的方法。适用于具有多个回路 和少量元件的电路。
Part
基尔霍夫定律
总结词
基尔霍夫定律是电路分析中的重要定律 之一，它包括基尔霍夫电流定律和基尔 霍夫电压定律。
VS
详细描述
基尔霍夫电流定律指出，在任意一个闭合 电路中，流入节点的电流总和等于流出节 点的电流总和。数学表达式为：∑I入=∑I出。 基尔霍夫电压定律指出，在任意一个闭合 电路中，沿着闭合路径绕行一周，各段电 压的代数和等于零。数学表达式为：∑U=0。
大学物理第1章电路 及其分析方法
• 引言 • 电路的基本概念 • 欧姆定律与基尔霍夫定律 • 电阻电路的分析方法 • 复杂电路的分析方法 • 实验与实践
目录
Part
01
引言
主题简介
电路及其分析方法
01
本章节主要介绍电路的基本概念、元件、电路模型以及分析方
法。
电路的重要性
大学物理电学部分课件
+λ
dE = Ex = = =
1
λ dl
4πε 0 R 2
θ
r0
dq = λdl
r dE x
∫ ∫ ∫
0
dE x = 1 4 πε
0
∫
1
λ dl
2
4πε 0 R R2s Nhomakorabean θλ Rd θ
1
dE y
45
r dE
0
r E
x
sin θ sin θ
π /2
λdθ
0
4 πε
R
λ E X = EY = 4πε 0 R
课堂练习2 课堂练习
r dE
y
θ
解: 分析
dE =
E =
∫ dE
2
y
= ∫ dE cos θ
λdx
4πε 0 (d + x )
2
cosθ =
d d 2 + x2
p d 0
θ
dq
x
x
=∫
L/ 2
λdx
d
电9章 静电场
−L/ 2
4πε 0 (d 2 + x 2 ) d 2 + x 2
解： 分析
E =
例题： 均匀带电圆环轴线上一点的场强。 例题： 均匀带电圆环轴线上一点的场强。
∫
∫
电9章 静电场 讨论: 如果坐标取在棒的中点? 讨论 如果坐标取在棒的中点
2
p 点的场强。 例 求均匀带电细棒在 p 点的场强。 点到棒的垂直距离 为d 。设棒长为 l ,带电量q ,电荷线密度为λ 。
解：分析
λ ⋅ dx dE = 4 πε 0 r 2
dE
dE = Ex = = =
1
λ dl
4πε 0 R 2
θ
r0
dq = λdl
r dE x
∫ ∫ ∫
0
dE x = 1 4 πε
0
∫
1
λ dl
2
4πε 0 R R2s Nhomakorabean θλ Rd θ
1
dE y
45
r dE
0
r E
x
sin θ sin θ
π /2
λdθ
0
4 πε
R
λ E X = EY = 4πε 0 R
课堂练习2 课堂练习
r dE
y
θ
解: 分析
dE =
E =
∫ dE
2
y
= ∫ dE cos θ
λdx
4πε 0 (d + x )
2
cosθ =
d d 2 + x2
p d 0
θ
dq
x
x
=∫
L/ 2
λdx
d
电9章 静电场
−L/ 2
4πε 0 (d 2 + x 2 ) d 2 + x 2
解： 分析
E =
例题： 均匀带电圆环轴线上一点的场强。 例题： 均匀带电圆环轴线上一点的场强。
∫
∫
电9章 静电场 讨论: 如果坐标取在棒的中点? 讨论 如果坐标取在棒的中点
2
p 点的场强。 例 求均匀带电细棒在 p 点的场强。 点到棒的垂直距离 为d 。设棒长为 l ,带电量q ,电荷线密度为λ 。
解：分析
λ ⋅ dx dE = 4 πε 0 r 2
dE
大学物理电学(东华大学查学军老师课件)
以 为半l 径的半圆路径。A,B两处各放有一点电荷，
电荷分别为 和q 。把q 另一电荷为 的点Q电荷从D
点沿路径DCO 移到O点，电场力所作的功？
C
l
AO
B
q 2l
q
UD
q
4 0l
q
40 (3l)
q
6 0l
D
UO
q
4 0l
q
4 0l
0
ADO Q(U D UO )
4个重要结论 A.点电荷的电势
U
UP
AB
r
已知外筒电势： U B
Bv r
U AB
Edr
A
ur E:
内筒的贡献+外筒的贡献
0
E
2 0 r
A
r Ur ?
Bv r
U A UB
E dr
A
B
RB dr ln RB
RA 20r
20 RA
UA UB 20 ln RB
RA
U A Ur
r dr ln r
RA 20r
20 RA
U P
dq
4 0 r
r : dq 到P点的距离
思考：真空中有一点电荷Q，在与它相距为 r 的a 处
有一试验电荷 q从 a 点沿半圆弧轨道运动到 b点， 电场力对 q做功为？
Ua
Q
4 0 r
Ub
Q
4 0 r
b Q ra
Aab 0
Aab q0 (Ua Ub )
思考：A点与B点间的距离为 2l ，OCD是以B为中心，
R2
图示为一个均匀带电球层，其电荷体密度为 ，球层内表面半径为 R1 ，外表面半径为 R2 。设无穷远处为电势零点，求空腔内任一
电荷分别为 和q 。把q 另一电荷为 的点Q电荷从D
点沿路径DCO 移到O点，电场力所作的功？
C
l
AO
B
q 2l
q
UD
q
4 0l
q
40 (3l)
q
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UO
q
4 0l
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0
ADO Q(U D UO )
4个重要结论 A.点电荷的电势
U
UP
AB
r
已知外筒电势： U B
Bv r
U AB
Edr
A
ur E:
内筒的贡献+外筒的贡献
0
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A
r Ur ?
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U A UB
E dr
A
B
RB dr ln RB
RA 20r
20 RA
UA UB 20 ln RB
RA
U A Ur
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RA 20r
20 RA
U P
dq
4 0 r
r : dq 到P点的距离
思考：真空中有一点电荷Q，在与它相距为 r 的a 处
有一试验电荷 q从 a 点沿半圆弧轨道运动到 b点， 电场力对 q做功为？
Ua
Q
4 0 r
Ub
Q
4 0 r
b Q ra
Aab 0
Aab q0 (Ua Ub )
思考：A点与B点间的距离为 2l ，OCD是以B为中心，
R2
图示为一个均匀带电球层，其电荷体密度为 ，球层内表面半径为 R1 ，外表面半径为 R2 。设无穷远处为电势零点，求空腔内任一
大学物理电磁学ppt完整版
大学物理电磁学ppt完整版contents •电磁学基本概念与原理•静电场性质及描述方法•稳恒电流与电路基础知识•磁场性质及描述方法•电磁感应现象和规律•电磁波传播与辐射特性目录01电磁学基本概念与原理电场与磁场定义电场由电荷产生的特殊物理场，描述电荷间的相互作用。
磁场由运动电荷或电流产生的特殊物理场，描述磁极间的相互作用。
库仑定律与高斯定理库仑定律描述真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与电荷量的乘积成正比，与距离的平方成反比。
高斯定理通过任意闭合曲面的电通量等于该曲面内所包围的所有电荷的代数和除以真空中的介电常数。
毕奥-萨伐尔定律及应用毕奥-萨伐尔定律描述电流元在空间任意点P处所激发的磁场，与电流元的强度、电流元与P点的位矢以及电流元与P点之间的夹角有关。
应用计算载流导线、载流线圈等电流分布所产生的磁场。
洛伦兹力与安培力分析洛伦兹力描述运动电荷在磁场中所受到的力，与电荷量、电荷速度以及磁感应强度有关。
安培力描述载流导线在磁场中所受到的力，与导线中的电流、导线的长度以及磁感应强度有关。
02静电场性质及描述方法电荷分布与电势概念电荷分布描述电荷在空间中的分布情况，包括点电荷、线电荷、面电荷和体电荷等。
电势概念电势是描述电场中某点电势能的物理量，与电荷在该点的位置有关。
电势差则表示两点间电势的差值，与路径无关。
电势的计算根据库仑定律和电场强度的定义，可以推导出电势的计算公式。
对于点电荷，电势与距离成反比；对于连续分布的电荷，需要对电荷密度进行积分。
电场线电场线是描述电场分布情况的曲线，其切线方向表示电场强度的方向，疏密程度表示电场强度的大小。
等势面等势面是电势相等的点所构成的面，与电场线垂直。
等势面的形状和分布可以反映电场的性质。
绘制方法根据电场线和等势面的定义，可以采用矢量场可视化技术，如箭头图、流线图和色彩图等，来绘制电场线和等势面。
电场线及等势面绘制电偶极子与电多极子简介电偶极子由两个等量异号点电荷组成的系统称为电偶极子。
《大学物理》教学课件 大学物理 第九章
， ，
，
，
例题讲解 3
设长直螺线管长为 l，半径为 R，线圈管总匝数为 N，单位长度匝数为 n N /l ，求轴线上任意一点
P 的磁感应强度。 【解】 如图所示，在螺线管上距 P 点 l 处任取长为 dl 的一小段，其电流为 dI nIdl ，
可得这一小段螺线管在 P 点产生的磁感应强度 dB 的大小为 dB
【解】 如图所示，在直导线上任取一电流元 Idl，它到点 P 的矢径为 r，根据毕奥—萨伐尔定律，
该电流元在点 P 处产生的磁感应强度 dB 的大小为 dB 0 Idl sin
4 r2
磁感应强度 dB 的方向垂直于纸面向里，图中用○×表示。
由于直导线上所有电流元在 P 点的磁感应强度 dB 的方向都相同，所以 P 点的磁感应强度的大小等
9.2 磁感应强度
9.2.1 磁现象
安培于1822年提出分子电流的假说：磁铁是由分子和原子组成的，原子核外电子绕核运动和 自旋运动形成的环形电流称为分子电流。
9.2 磁感应强度
9.2.2 磁感应强度
如图所示，设带有正电的检验电荷 q 处于磁场中，在 Oxyz 坐标系中以速度 v 运动，那么检验电荷
若导线长度远大于点 P 到直导线的垂直距离（ L a ），则导线可视为无限长。
此时， 2
0 ，2
，P
点的磁感应强度为
B
0 I
a
表明，无限长载流直导线周围的磁场 B 1 。 a
这一正比关系与毕奥—萨伐尔的早期实验结果是一致的。
9.3 毕奥—萨伐尔定律及其应用
， ，
，
，
例题讲解 2
设在半径为 R 的圆形线圈上通有电流 I，求载流圆形线圈轴线上一点 P 的磁感应强度。
大学物理电磁学PPT课件
磁场是电流周围存在的一种特殊物质，它 对放入其中的磁体或电流有力的作用。
磁场的描述
磁场对电流的作用
磁场可以用磁感线来描述，磁感线的疏密 表示磁场的强弱，磁感线的切线方向表示 磁场的方向。
磁场对放入其中的电流有力的作用，这个力 的大小与电流的大小、磁场的强弱以及电流 与磁场的夹角有关。
电磁感应定律
电磁感应现象
当闭合回路中的磁通量发生变化时，回路中就会 产生感应电流，这种现象称为电磁感应现象。
楞次定律
感应电流的方向总是要阻碍引起感应电流的磁通 量的变化，即“增反减同”。
法拉第电磁感应定律
感应电动势与磁通量变化率的负值成正比，即E=n(ΔΦ)/(Δt)，其中E为感应电动势，n为线圈匝数 ，ΔΦ为磁通量的变化量，Δt为时间的变化量。
在各向同性介质中传播特性
在各向同性介质中，平面电磁波的传播速度、传播方向和电场、磁场分量之间的关系遵 循一定的规律，如折射定律、反射定律等。
反射、折射和衍射现象
反射现象
当电磁波遇到介质界面时，一部分能量被反射回原介质，形成反 射波。
折射现象Βιβλιοθήκη 当电磁波从一种介质传播到另一种介质时，传播方向会发生改变， 形成折射波。
互感现象
当两个线圈靠近并存在磁耦合时，一个线圈中的电流变化会在另一个线圈中产 生感应电动势。互感系数与两个线圈的形状、大小、匝数以及它们之间的相对 位置有关。
交流电路基本概念及分析方法
交流电路基本概念
交流电路是指电流、电压和电动势的大小和方向都随时间作周期性变化的电路。与交流电相对应的是直流电，其 电流、电压和电动势的大小和方向均不随时间变化。
06
电磁学实验方法与技巧
常见电磁学实验仪器介绍
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先求电势再求场强
8 等势面与电场线的关系 电场线与等势面处处正交。 电场线越密的地方，等势面也越密
E U
在直角坐标系中
r 抖 r U E= - ( i + 抖 x U r j+ y U r k ) z
UP
4
dq
0
Байду номын сангаас
r
r:
dq
到P点的距离
思考：真空中有一点电荷Q ，在与它相距为 r 的 a 处 有一试验电荷 q 从 a 点沿半圆弧轨道运动到 b 点， 电场力对 q 做功为？
Ua Q 4 0 r
Ub Q 4 0 r
b
Q
r
a
Aa b 0
Aab q 0 (U a U b )
6.电势
A B 两点的电势差
U AB
B A
E dl
电场力所作的功如何用电势差表示出来
A A B q 0 (U A U B )
沿着电场线方向，高电势到低电势。
电势的计算
求电势的两种方法：
(A)
(B)
UP
"0" P
E dl
求场强非常方便时用
规定无穷远为零势能点，利用：
q2 4 0 R 2 q2 4 0 r
3
3 :U 2
图示为一个均匀带电球层，其电荷体密度为 ，球层内表面半径为 R1 ，外表面半径为 R2 。设无穷远处为电势零点，求空腔内任一 点的电势 U。
•
R1 o
R2
图示为一个均匀带电球层，其电荷体密度为 ，球层内表面半径为 R1 ，外表面半径为 R2 。设无穷远处为电势零点，求空腔内任一 点的电势 U。
r
2 0 r
0
r
4.均匀带正电无限大平面的电场
E=
E
2 0
x E
E
x
思考：均匀带电同心球壳内外的场强分布
2 e1 E1 dS E1 r 0 4
S
E1 0
1
2
q1 q2
e2
q1 2 E2 dS E2 r 4
r x p
x
+
零电势点：
C. 均匀带电球面的电场中的电势分布
U
q 4 0 R
U = q 4p eo r
r
零电势点：
R
均匀带电同心球壳内外的电势分布
q1
O
1
2
q2
1 :U1
q1 4 0 R1
q2 4 0 R 2
2 :U 2
q1 4 0 r q1 4 0 r
dq dl ad
dE y
2dq 4 0 a
2
co s
d
x
0
2 co s 4 0 a
dE y
Ey
2 0
co s
2 0 a
d
y轴负向
三个重要例题：
1 求均匀带正电细棒中垂面上的场强分布。
Ey
a
无限长
Ey
2 0 a
• 解：取半径为 r ，厚 dr的带电球球层，在 该球层空腔内的电势 为： • dU = 4 r2dr/4Or • = rdr/O • U = dU= R1R2 rdr/O
dr
r o
R1
R2
图示为一个均匀带电球层，其电荷体密度为 ，球层内表面半径为 R1 ，外表面半径为 R2 。设无穷远处为电势零点，求空腔内任一 点的电势 U。
2
4 r2
2
q1 q2
Uo
q1 4 0 r1
q2 4 0 r2
（1） U o
q1 q2
' （2） U O
r1 0
r2 0
300V
r1 0
' r2 0
0
放掉的电荷
7 电势梯度与电场强度的关系？ 在直角坐标系中
r 抖 r U E= - ( i + 抖 x U r j+ y U r k ) z
• 解：取半径为 r ，厚 dr的带电球球层，在 该球层空腔内的电势 为： • dU = 4 r2dr/4Or • = rdr/O
dr
r o
R1
R2
图示为一个均匀带电球层，其电荷体密度为 ，球层内表面半径为 R1 ，外表面半径为 R2 。设无穷远处为电势零点，求空腔内任一 点的电势 U。
思考：A点与B点间的距离为 2l ，OCD是以B为中心， 以 为半径的半圆路径。A,B两处各放有一点电荷， l q Q 电荷分别为 和 q 。把另一电荷为 的点电荷从D 点沿路径DCO 移到O点，电场力所作的功？
C
UD q 4 0 l q 4 0 (3 l )
q 4 0 l
q 6 0 l
0
l
A
q
O
2l
B q
D UO
q 4 0 l
A D O Q (U D U O )
4个重要结论
A.点电荷的电势
UP
q 4 0 r
U
+
r
零电势点：
B.均匀带电圆环轴线上任一点P 处的电势
dq = l dl
UP
q 4 0 r
+ + R+ o + + + + +
• 解：取半径为 r ，厚 dr 的带电球球层，在该球 dr r R1 层空腔内的电势为： o 2dr/4 r • dU = 4 r O • = rdr/O • U = dU= R1R2 rdr/O R2 2 - R 2 ) / 2 本题也可以先求出各区域 • = ( R2 1 O
的电场强度，再积分得到。
两个同轴长直带电圆筒：求两个圆筒之间的电势分布
已知内筒电势：U
A B
A B
r
U
已知外筒电势： U
AB
B A
E dr
E :
内筒的贡献+外筒的贡献
E
2 0 r
0
U
A B
A
UB
B A
E dr
r
RB RA
2 0 r
2 0
• 解：取半径为 r ，厚 dr的带电球球层，
dr r o R1
R2
图示为一个均匀带电球层，其电荷体密度为 ，球层内表面半径为 R1 ，外表面半径为 R2 。设无穷远处为电势零点，求空腔内任一 点的电势 U。
• 解：取半径为 r ，厚 dr的带电球球层，在 该球层空腔内的电势 为：
dr
r o
R1
E
B
C
E
B
C
A
B
C
E
A
E
B
C
A
A
分析
正电荷所受电场力和
E
方向一致
v
B
C
F m a Eq
A
3.电场强度的计算
r E =
ò
v dE
1 4
0
dq er 2 r
重点掌握： 电荷线分布
E 1 4 0
dl
r
2
e
r
y
R2
图示为一个均匀带电球层，其电荷体密度为 ，球层内表面半径为 R1 ，外表面半径为 R2 。设无穷远处为电势零点，求空腔内任一 点的电势 U。
• 解：取半径为 r ，厚 dr的带电球球层，在 该球层空腔内的电势 为： • dU = 4 r2dr/4Or •
dr
r o
R1
R2
图示为一个均匀带电球层，其电荷体密度为 ，球层内表面半径为 R1 ，外表面半径为 R2 。设无穷远处为电势零点，求空腔内任一 点的电势 U。
dr
U
2 0
UB RB RA
ln
RB RA
A
ln
U
A
Ur
r RA
2 0 r
dr
2 0
ln
r RA
Ur ?
Ur
U
AB
B A
E dl
R
如何求？
E :
A
B
金属圆筒的贡献+直导线的贡献
x
0
E
2 0 x
U
AB
B A
E dl
S
0 S内
4个重要结论：
1.均匀带电球壳内外的场强分布
E
E 0
E
q 4 0 r
2
0
R
r
2.均匀带电球体内外的场强分布
E qr 4 0 R
3
E
E
q 4 0 r
2
0
R
r
3 均匀无限长带电圆柱体的电场分布
E
r
2 0 R
2
2 0 r
R 0 均匀无限长带电圆柱面的电场分布 E
d 0
d
0
x0
x
平板内部: (高斯定理)
E
S
E
2 SE2
E2
( 2 x0 ) S 0
x0 0
( d x0 )
d