大学物理电磁学总结精华
大学物理电磁学总结
大学物理电磁学总结电磁学是物理学中重要的一个分支，研究电荷和电荷之间的相互作用以及电磁场的性质。
它是现代科技和工程学的基础，包括电子学、通信技术、电力工程等领域。
本文将对大学物理电磁学的基本概念、原理和应用进行总结。
大学物理电磁学主要包括电场和磁场。
首先，电场是一种由电荷产生的力场。
电荷可以是正电荷或负电荷，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
电场强度的大小与电荷密度成正比，与距离的平方成反比。
电场强度的方向与正电荷相反。
电场的性质可以通过库仑定律来描述，该定律规定了两个电荷之间的力与它们之间的距离和大小有关。
接下来，磁场是一种由磁荷（电流）产生的力场。
电流是电荷的流动，它可以是直流电流或交流电流。
磁场的强度和方向由安培定律来描述，该定律规定了磁场的大小和电流强度、导线形状以及距离的关系。
根据安培定律，电流在空间中会形成闭合回路，这就是电磁感应的基础。
电场和磁场有很多相互关联的性质。
其中一个最重要的是法拉第定律，该定律描述了磁场变化时所产生的感应电动势。
法拉第定律是电磁感应的基础，也是发电机和变压器等电磁设备的基础原理。
此外，电磁波也是电场和磁场相互作用的结果。
电磁波可以通过振荡的电荷或电流来产生，它既有电场分量也有磁场分量，其传播速度为光速。
电磁学在物理学和工程学中有广泛的应用。
例如，电磁学解释了原子和分子中电子的结构，电磁辐射是元素谱线和光谱的基础。
此外，电磁学也是电动机、发电机、变压器等电力设备的基础原理。
电磁学还包括电子学，研究电路中电流、电压和电阻之间的关系。
电子学是现代通信、计算机和控制工程的基础。
此外，电磁学还研究了天体物理学中的电磁现象，例如太阳风、星际磁场等。
总而言之，大学物理电磁学是研究电荷、电场和磁场的性质、相互作用以及电磁波的传播性质的学科。
电磁学是现代科技和工程学的基础，广泛应用于电力工程、通信技术、电子学和天体物理学等领域。
深入理解电磁学的基本概念和原理对于理解现代科技和工程学的发展具有重要意义。
大学物理电磁学总结
D dS D
s
s
dS D s
d S q0i
s内
(1)
D
：静电场电位移矢量
(
D
2
：) 有旋电场电位移矢量
2、法拉第电磁感应定律。
E dl
(1)
E dl
(2)
E
dl
dm
L
L
L
dt
E(1) ：静电场电场强度
E(2) ：有旋电场电场强度
3、磁场的高斯定理。
(1)
(2)
dr q 4 0 r
2、 点电荷系电场中的电势：
Va
n
Vai
i 1
n i 1
qi 4 0 ri
3、 电荷连续分布带电体电场中的电势：
dq
Va 40r
场强与电势：
E (V i V j V k) gradV x y z
一些常见带电体的电势：
M m B （ M 为磁力矩）
m NISen （m 为磁偶极子）
磁力的功：
A
Id m 2
m1
m
I (m2 m1) I m
磁场对运动电荷的作用： 1、 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。 2、 既有电场又有磁场：
基本计算方法：
1、 点电荷电场强度： E
1 4 0
q r2
er
2、 电场强度叠加原理：
E
n
Ei
i 1
1 4 0
n i 1
qi ri 2
eri
电磁学物理学习的个人总结
电磁学物理学习的个人总结
电磁学是物理学的一个重要分支，研究电荷和电流之间相互作用产生的电磁现象。
以下是我个人对电磁学学习的总结：
1. 静电学：静电学研究电荷的性质以及电荷之间的相互作用。
其中包括库仑定律，描述了两个电荷之间的作用力与其距离和电荷大小的关系；电场的概念，描述了空间中的电场强度与电荷分布的关系；高斯定理，描述了电场通过一个闭合曲面的通量与该曲面内的电荷量的关系。
2. 电磁场的描述：电磁场是电荷和电流产生的物理现象，通过场的概念可以描述电磁场的性质。
麦克斯韦方程组是描述电磁场的基本方程，其中包括了法拉第电磁感应定律、安培环路定理、电荷守恒定律和高斯定律。
3. 电磁波：电磁波是电场和磁场在空间中传播的波动现象。
根据波长和频率的不同，电磁波可以分为不同的类型，包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。
电磁波的传播速度是恒定的，也就是光速。
4. 电磁感应：电磁感应是指通过磁场的变化产生电流或者通过电场的变化产生电场的过程。
法拉第电磁感应定律描述了磁场变化引起的感应电动势；电磁感应也是电磁感应定律和楞次定律的应用领域。
5. 电磁波的传播：电磁波的传播是指电磁波在空间中的传播过程。
电磁波既可以在真空中传播，也可以在介质中传播。
电磁波的传播是横波，电场和磁场垂直于传播方向的振动，且振动方向相互垂直。
总的来说，电磁学是一门重要的物理学科，涵盖了静电学、电磁场的描述、电磁波和电磁感应等内容。
通过学习电磁学，可以深入理解电荷和电流之间的相互作用，了解电磁现象的本质，并应用于各个领域，如电子技术、通信和天文学等。
大学物理电磁学公式总结
大学物理电磁学公式总结➢ 第一章（静止电荷的电场）1. 电荷的基本性质：两种电荷，量子性，电荷守恒，相对论不变性。
2. 库仑定律：两个静止的点电荷之间的作用力F =kq 1q 2r 2e r =q 1q 24πε0r 2e r3. 电力叠加原理：F=ΣF i4. 电场强度：E=Fq, q 0为静止电荷5. 场强叠加原理：E=ΣE i用叠加法求电荷系的静电场：E =∑q i4πε0r i 2e ri i (离散型) E=∫dq4πε0r 2e r q(连续型)6. 电通量：Φe=∫E •dS s7. 高斯定律：∮E •dS s=1ε0Σq int 8. 典型静电场：1) 均匀带电球面：E=0 （球面内）E=q 4πε0r 2e r （球面外）2) 均匀带电球体：E=q 4πε0R3r =ρ3ε0r （球体内）E=q4πε0r 2e r （球体外） 3) 均匀带电无限长直线：E=λ2πε0r ，方向垂直于带电直线4) 均匀带电无限大平面：E=σ2ε0，方向垂直于带电平面9. 电偶极子在电场中受到的力矩：M=p×E➢ 第三章（电势）1. 静电场是保守场：∮E •dr L=0 2. 电势差：φ1 –φ2=∫E •dr (p2)(p1)电势：φp =∫E •dr (p0)(p) （P0是电势零点） 电势叠加原理：φ=Σφi 3. 点电荷的电势：φ=q 4πε0r电荷连续分布的带电体的电势：φ=∫dq4πε0r4. 电场强度E 与电势φ的关系的微分形式：E=-gradφ=-▽φ=-(∂φ∂xi +∂φ∂yj +∂φ∂zk )电场线处处与等势面垂直，并指向电势降低的方向；电场线密处等势面间距小。
5. 电荷在外电场中的电势能：W=q φ移动电荷时电场力做的功：A 12=q(φ1 –φ2)=W 1-W 2电偶极子在外电场中的电势能：W=-p •E➢ 第四章（静电场中的导体）1. 导体的静电平衡条件：E int =0，表面外紧邻处Es ⊥表面 或导体是个等势体。
大学物理电磁学公式总结(精选2024)
05
交流电路中的电磁学公式应用
正弦交流电三要素及有效值概念
要点一
正弦交流电的三要素
要点二
有效值概念
最大值（峰值）、角频率（或频率、周期）和初相位。
正弦交流电的有效值等于其最大值的√2/2倍，用于描述交 流电做功能力的大小。
复数表示法及相量图解法在交流电路中应用
复数表示法
用复数表示正弦交流电，实部表示有效值，虚部表示 电导线在磁场中所受的力，公式为F = BIL，其中B为磁感应强度，I为电 流，L为导线长度。
麦克斯韦方程组
高斯定理
表示电场中电通量与电荷量的关系，公式 为∮E·dS = Q/ε0，其中E为电场强度，dS 为面积元，Q为电荷量，ε0为真空介电常
数。
法拉第电磁感应定律
表示磁场变化时产生的感应电动势，公式 为ε = -dΦ/dt，其中ε为感应电动势，Φ为
电磁辐射的相对论效应
高速运动电荷产生的电磁辐射在频率、方向等方面会发生变化。
统一场论思想及其发展
01
爱因斯坦的统一场论思想
试图将引力场和电磁场统一在一个理论框架内，尽管未能实现，但为后
世研究提供了重要启示。
02
弦理论与M理论
现代物理理论试图通过更高维度的空间和时间来实现场论的统一，弦理
论和M理论是其中的代表。
库仑定律
描述两个点电荷之间的相互作用力，公式为$F = kfrac{q_1q_2}{r^2}$，其中$k$为库仑常数，$q_1$和 $q_2$为两个点电荷的电荷量，$r$为它们之间的距离。
电场强度
描述电场中某点的电场力作用效果，公式为$E = frac{F}{q}$，其中$F$为试探电荷所受的电场力，$q$为试 探电荷的电荷量。
大学物理电磁学总结
γ』叶
r
，
-;
pdV γ
J. 4万ιo y 2r
r.. = I
4、 5、
σ'dS
,
-
J 4πEO' 4
,
C. .
i01 J制定程(后面介绍 〉 通过电势解得(后面介绍)
一问
4 、 通过磁边 E解 fJ
(后面介绍〉
-=.
C = I
r
λ dl
,
-
山 4πE or4
e
几种常见的带电体的电场强度公式 1 、点电耐
几种苟且的磁感应强度公式
-
E=
l
4JZ"c o r ~
-7 ev
,
q -
1 、 无 限长且极流导线外
囚电流囚心 址 B~
B
μ。 I
_ J.lol
-一
un
z 、均匀 带电圆环轴线上点 :
71 qx 寸
2R
2 (x 2 + R 2 )习 2
l
M41rε。 ( R 2
+ X 2 )酬
。
3、
囚电流轴线上 .
4万 ε。 厅川 ，
1
q
, " .'
均匀带电球体的电势
4m;Of
V(巾一7
8;rcoR -
(3 二τ)(r < R)
R"
2
V(r) = . q
件 nιU -
(r> R)
均匀带电球面的电势
1 q V(r)=.. 4 11'"6'0 R
:(r <R)
←一
= -gradV
电介质
大学物理电磁学总结(精华)ppt课件(2024)
34
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。
2024/1/28
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。
2024/1/28
23
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。
2024/1/28
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
2024/1/28
8
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
2024/1/28
9
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
2024/1/28
10
静电场中的导体和电介质
电介质极化机制
大学物理电磁学总结(精华)课件
一、教学内容1. 库仑定律：描述静电力的大小和方向，公式为F=kq1q2/r^2，其中k为库仑常数，q1和q2分别为两个点电荷的电量，r为它们之间的距离。
2. 电场强度：描述电场对电荷的作用力，公式为E=F/q，其中F为电场对电荷的作用力，q为电荷的电量。
3. 高斯定律：描述电场通过一个闭合曲面的通量与该闭合曲面内部的总电荷之间的关系，公式为Φ=Q/ε0，其中Φ为电通量，Q为闭合曲面内部的总电荷，ε0为真空中的电常数。
4. 磁感应强度：描述磁场对运动电荷的作用力，公式为B=F/IL，其中F为磁场对运动电荷的作用力，I为电流的大小，L为电流所在导线的有效长度。
5. 安培定律：描述电流产生的磁场，公式为B=μ0I/2πr，其中B为磁场的大小，I为电流的大小，r为电流所在导线到被测点的距离，μ0为真空中的磁常数。
6. 法拉第电磁感应定律：描述磁场变化产生的电动势，公式为E=ΔΦ/Δt，其中E为电动势，ΔΦ为磁通量的变化量，Δt为时间的变化量。
二、教学目标1. 掌握大学物理电磁学的基本概念和公式。
2. 能够运用电磁学的知识解决实际问题。
3. 培养学生的科学思维和解决问题的能力。
三、教学难点与重点重点：库仑定律、电场强度、高斯定律、磁感应强度、安培定律、法拉第电磁感应定律。
难点：高斯定律、安培定律、法拉第电磁感应定律的理解和应用。
四、教具与学具准备教具：黑板、粉笔、PPT课件。
学具：教材、笔记本、笔。
五、教学过程1. 实践情景引入：讲解库仑定律时，可以引入两个点电荷之间的相互作用力。
2. 例题讲解：讲解电场强度时，可以举例一个正点电荷对周围电荷的作用力。
3. 随堂练习：让学生计算一个负点电荷对周围电荷的作用力。
4. 讲解高斯定律：讲解高斯定律时，可以举例一个闭合曲面内部的电荷对曲面外的电场的影响。
5. 讲解磁感应强度：讲解磁感应强度时，可以举例磁场对运动电荷的作用力。
6. 讲解安培定律：讲解安培定律时，可以举例电流产生的磁场对周围导线的影响。
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4.磁力的功：A＝Im
2. 物质性能方程 ：
D E , B H , j0 E。
3.
电磁感应
L
d
dt E感
; d
l
ab
s
b
a
B t
(v B)
dS;
d
l;
M 12 ; M d I21 ;
I21
dt
L ;
Ld I。
I
dt
4. 典型场
①点荷系 ——
E
典型磁场的磁感应强度
典型电场的场强
圆线圈轴线上任一点
B
2
0 IR 2i
R2 x2
3 2
x 0 B 0I
2R
方向与电流方向成右手螺旋
磁矩 Pm ISn
均E匀带E电// 圆 环4轴 0x线Qx上2 任Ri一2 点32
x0 E0
电偶极矩
pe Ql
电场、磁场中典型结论的比较
长直线
长 直
U
1
4
(R2
q x2 )1/ 2
(U 0),
I R2
B 2 (R2 x2 )3/2 ,
B(圆心 ）
I
2R
.
⑤ 有限长直线段 ——
B
4
I a
(cos 1
cos 2
).
⑥ 无限长直螺线管 ——
B nI.
⑦ 螺绕环内 ——
B NI . 2 r
5. 物质、时空、作用、运动
生
电 荷电 场
内
圆
柱外
面
长 直
内
圆
柱 体
外
电荷均匀分布
E
2 0r
E0
E
2 0r
E
r 2 0 R2
E
2 0r
电流均匀分布
B 0I 2r
B0
B 0I 2r
B
0 Ir 2R 2
B 0I 2r
静磁场 1
描述： B
定义：
大小：B＝ Fmax
qv
方向：
Fmax
v
1.B-S Law
B 计算：
2.运动电荷产生磁场
方向垂直于平面
典型磁场的磁感应强度
电流元
dB
0
4
Idl r
r3
载流长直导线
B
0I 4r
cos1
cos2
无限长载流 长直导线
B 0I 2r
方向与电流方向成右手螺旋
典型电场的场强
点电荷
E
qr
4 0r 3
均匀带电直线
E
4
0
(cos1
cos 2
)
均匀带电无 限长直线
E 2 0r
方向垂直于直线
21 D
E
2C dV
2
2
(3)
球形
C 4 R1R2 .
R2 R1
a
b
Uab Ua Ub E dl
a
Wa qUa
b
Aab qUab q E dl
a
E U
(4) 柱 形
并联 C C1 C2 串联 1 1
2 L
C
.
ln R2
R1
C
Ci
电容器能 W 1 C U 2 Q2 1 QU
电场能 W
Ex
典型电场的电势
均匀带 电球面
U q
4 0R
U q
4 0r
均匀带电无
ln a
限长直线
U r
2 0
均匀带电无 限大平面
U Ed d 2 0
典型电场的场强
3 高斯定理
均匀带电 球面
E
E
0 qr
4 0
r
3
球面内 球面外
均匀带电无 限长直线
E 2 0r
方向垂直于直线
均匀带电无 限大平面
E
2 0
dE
1
4
dq r2
rˆ
生
d动BB电4400磁Iqd场vrlr22
rˆ rˆ
电场对电荷作用 磁场对动电作用
dF I dl B
F qE
F qv B
6. 其它重要公式 ： 电 容:
(1) 孤 立 导 体 球 C 4 R.
F Edq
(2) 平 行 板
CS.
q
d
p0
Ua E dl
(U p0 0)
B
u0
4
qv r
r3
3.安培环路定理 L B dl 0 Ii i
静磁场 2
•1 描述磁场性质的方程
1.高斯定理： B • dS 0 无源场
2.安培环路定理：非保守场（有旋场）
磁场对外的力学表现
1.运动电荷受到的力： f L
qv
B
2.载流导线受力： dF Idl B
3.载流闭合线圈： M＝Pm B
1
4
dq r2
rˆ ,
U
1
4
dq r
,
(U 0),
qv
rˆ
B
4
r2
.
② 无限长直线 ——
E , 2 r
U
2
ln r
(U (1)
0),
B I . 2 r
③ 无限大平面 ——
E , 2
U r 2
(U(0) 0),
B 1 j.
2
④ 细圆环 ——
1
qx
E 4 (R2 x2 )3/ 2 ,
计算电势的方法（2种）
1、微元法
U
Qi （分立）
i 4 0ri
U
dQ （连续）
Q 4 0r
2、定义法
E U
0势
U r E dr
计算场强的方法（3种）
1、点电荷场的场强及叠加
原理
E
E
i
Qi r
4 0ri3
（分立）
rdQ （连续）
Q 4 0r 3
2、可有 U UE E
U x