清华大学物理系普通物理电磁学(1)
普通物理学之电磁学
普通物理之电磁学电磁学是物理学的一个分支。
广义的电磁学可以说是包含电学和磁学，但狭义来说是一门探讨电性与磁性交互关系的学科。
主要研究电磁波，电磁场以及有关电荷，带电物体的动力学等等。
电磁学综述电磁学是研究电磁和电磁的相互作用现象，及其规律和应用的物理学分支学科。
根据近代物理学的观点，磁的现象是由运动电荷所产生的，因而在电学的范围内必然不同程度地包含磁学的内容。
所以，电磁学和电学的内容很难截然划分，而“电学”有时也就作为“电磁学”的简称。
早期，由于磁现象曾被认为是与电现象独立无关的，同时也由于磁学本身的发展和应用，如近代磁性材料和磁学技术的发展，新的磁效应和磁现象的发现和应用等等，使得磁学的内容不断扩大，所以磁学在实际上也就作为一门和电学相平行的学科来研究了。
电磁学从原来互相独立的两门科学(电学、磁学)发展成为物理学中一个完整的分支学科，主要是基于两个重要的实验发现，即电流的磁效应和变化的磁场的电效应。
这两个实验现象，加上麦克斯韦关于变化电场产生磁场的假设，奠定了电磁学的整个理论体系，发展了对现代文明起重大影响的电工和电子技术。
麦克斯韦电磁理论的重大意义，不仅在于这个理论支配着一切宏观电磁现象(包括静电、稳恒磁场、电磁感应、电路、电磁波等等)，而且在于它将光学现象统一在这个理论框架之内，深刻地影响着人们认识物质世界的思想。
电子的发现，使电磁学和原子与物质结构的理论结合了起来，洛伦兹的电子论把物质的宏观电磁性质归结为原子中电子的效应，统一地解释了电、磁、光现象。
和电磁学密切相关的是经典电动力学，两者在内容上并没有原则的区别。
一般说来，电磁学偏重于电磁现象的实验研究，从广泛的电磁现象研究中归纳出电磁学的基本规律；经典电动力学则偏重于理论方面，它以麦克斯韦方程组和洛伦兹力为基础，研究电磁场分布，电磁波的激发、辐射和传播，以及带电粒子与电磁场的相互作用等电磁问题，也可以说，广义的电磁学包含了经典电动力学。
《普通物理实验电磁学部分》教案
5
教 段学
手
参 考 资 料
启发式
1、吕斯骅，段家怟.程.合肥：中国科学技术大学出版社， 2002. 3、张兆奎，缪连元，张立.大学物理实验.上海：华东理工大学出 版社，1999. 4、李秀燕.大学物理实验.北京:科学出版社，2001. 5、李平舟，陈秀华，吴兴林.大学物理实验.西安；西安电子科技 大学出版社，2002.
3. 电磁铁的励磁电流 IＢ的最大直流为 1 A，不要过热。 4. 调节 IＢ和 IＨ时，应只合上相应的开关。记录数字电压表上 的 UＨ数值和 IＨ数值后，立即断开开关 K２、K１或 K３，以防电磁铁
过热。
教学内容提要
时间分配
1. 学生预习
学生自己安排
2. 预习提问
5ˊ
3. 教师讲述要点
10ˊ
4. 学生操作，记录数据，教师辅导
习
为了安全运行，这些措施又受到哪些条件限制？
、
3. 书写实验报告。
段教
学
手
启发式
4
参
考
1、吕斯骅，段家怟.基础物理实验.北京:北京大学出版社，2002.
资
料
2、杜义林.大学实验物理教程.合肥：中国科学技术大学出版社，
2002.
3、张兆奎，缪连元，张立.大学物理实验.上海：华东理工大学出
版社，1999.
4、大学物理实验. 5、大学物理实验.
1、吕斯骅，段 家怟主编. 2、杜义林主编. 3、张兆奎，缪 连元，张立主 编. 4、李秀燕主编. 5、李平舟，陈 秀华，吴兴林主 编.
出版 社及 出版 时间
出版 社及 出版 时间
高等教育出版社，2000
1、北京:北京大学出版 社，2002. 2、合肥：中国科学技术 大学出版社，2002 3、上海：华东理工大学 出版社，1999. 4、北京:科学出版社， 2001 5、西安；西安电子科技 大学出版社，2002
清华大学工程物理系课程表
课程号：00320012课程名：世界能源的困境与出路 Seek Ways to Solve Energy Crisis学时：32 学分：2 开课院系：工物系开课教师：贾宝山从利用薪炭燃料跨入到利用化石燃料，导致了人类发展史上的第一次工业革命。
人类精神文明和物质文明的推进对能源需求的高速增长，石油、煤、天然气等不可再生化石燃料的快速消耗及显现出的能源短缺，地球上以争夺石油等资源未背景所发生的战争，向人类敲响了必须从根本上解决能源供应问题的警钟。
什么是化石燃料的可替代能源？水能、太阳能、核能、风能、地热能、潮汐能、波浪能、海水温差等，哪个是人类能源供应的顶梁柱？人类能否一劳永逸地解决能源供应地问题？这些将作为新生研讨课地主义内容。
课程说明及先修课要求：新生研讨课课程号：00320021课程名：等离子体技术及应用 Plasma Technology and Applications学时：16 学分：1 开课院系：工物系开课教师：包成玉李和平等离子体的研究在科学研究领域是一个十分活跃的领域，有着广泛的应用。
课程共分8章。
第一章，概论，内容包括等离子体的基本概念，等离子体的特性，等离子体的分类，等离子体的产生方法和等离子体的主要应用领域简介。
本章由教师主讲。
其余7章均为等离子体应用专题，由学生主讲。
第二章，等离子体在能源科学中的应用（包括磁约束和惯性约束核聚变）；第三章，等离子体在消毒灭菌中的应用；第四章，等离子体在环境治理中的应用（包括汽车和工厂排放的尾气治理，核废料处理）；第五章，等离子体在微纳米材料合成中的应用（包括生物相容性材料和储能材料）；第六章，等离子体在材料表面处理（包括喷涂、表面改性）中的应用。
第七章，等离子体在微电子工业中的应用及等离子体显示技术；第八章，航空航天领域中的等离子体推进技术。
课程号：00320032课程名：等离子体、激光与电子束 Plasma,Laser and E-beam学时：32 学分：2 开课院系：工物系开课教师：蒲以康唐传祥该课程以讨论国内外相关领域前沿进展为主线，采用深入浅出的方式讲述相关物理基本概念和基本试验手段。
大学物理《电磁学》PPT课件
2 2 B Bx B y 0.1T
Bz tan 0.57 Bx
300
～1012T ～106T ～7×104T ～0.3T ～10-2T ～5×10-5T ～3×10-10T
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
2.电场与磁场的相对性
S应线是闭 合的，因此它在任 意封闭曲面的一侧 穿入，必在另一侧 全部穿出。
↑载流螺线管的磁感应线 ←载流直导线的磁感应线 比较
1 e E dS
S
0
Q
dV
静电场中高斯定理反映静电场是有源场；
m B dS 0
安 培 演 示 电 流 相 互 作 用 的 装 置 （ 复 制 品 ）
电流与电流之间的相互作用
I
F F
I
电流与电流之间的相互作用
I F
F
I
磁场对运动电荷的作用
电子束
+
磁场对运动电荷的作用
电子束
S N
+
我们得把问题引向一个更深的层次 思想深邃的科学家自问：磁铁究竟是什么？如 果磁场是由电荷运动激发的，那么来自一块磁铁的 磁场是否也可能是由于电流的的效果呢？ 安培用通电螺线管很好地模拟了一个磁针：
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：
磁感应线的疏密反映磁场的强弱。
B
③性质： •磁感应线是无头无尾的闭合曲线，磁场中任 意两条磁感应线不相交。 •磁感应线与电流线铰链 通过无限小面元dS 的磁感应线数目dm与dS 的 比值称为磁感应线密度。我们规定磁场中某点的磁
2
《电磁学》教学大纲
《电磁学》教学大纲一、课程基本信息1．课程中文名称：电磁学2．类别：必修3．专业：物理学教育4．学时：108学时5．学分：6学分（含实践学分2学分）二、课程的地位、作用和任务电磁学是师范专科学校物理教育专业的一门重要的主干课程。
通过本课程的学习，使学生全面了解电磁运动的基本现象，系统地掌握电磁运动的基本概念及基本规律，初步具备分析解决电磁学问题的能力；了解经典电磁学的运用范围和电磁学发展史上某些重大发现和发明过程的物理思想和方法；了解电磁学研究的发展前沿以及它与其他学科的联系，注意理论联系实际，让学生初步学会用电磁学知识解决一些生产及生活中的实际问题。
三、理论教学内容与任务基本要求第一章真空中的静电场（ 10 学时）（一）要求l、掌握静电场的基本概念，基本规律；掌握描述“场”和解决“场”问题的方法和途径2、明确电荷是物质的一种属性，阐明电荷的量子性和守恒定律：掌握电荷之间的相互作用规律3、掌握电场强度、电位这两个重要概念以及它们所遵循的叠加原理4、能熟练地计算有关静电学的有关问题5、演示实验：（1）摩擦起电，电荷之间的相互作用，电荷的检验；（2）电力线的分布（二）要点：l、电荷2、库仑定律3、电场电场强度4、静电场的高斯定理5、电位电位差静电场的环路定理*6、电场强度与电位的微分关系（三）难点1、电场、电位和电能量等概念；2、求解电场、电位分布的方法第二章导体周围的静电场（6学时）（一）要求1、正确理解并掌握导体静电平衡的条件2、掌握导体静电平衡的性质：初步掌握求解导体静电平衡问题的方法3、理解电容及电容器的概念：掌握平衡板电容器、球形电容器、圆柱形电容器计算公式以及电容器串、并联的计算方法4、理解电场能的概念并会计算真空中的静电场能5、演示实验：（1）导体表面上电荷的分布；（2）静电感应起电；（3）静电屏蔽（二）要点：1、导体的静电平衡条件2、导体静电平衡的性质3、封闭导体腔内外的电场4、电容及电容器*5、静电计静电感应起电机6、带电体的能量（三）难点：根据导体静电平衡条件和导体的静电平衡性质求解导体静电平第三章静电场中的电介质（ 6 学时）（一）要求1、了解电介质极化的微观机制，掌握极化强度矢量的物理意义2、理解极化电荷的含义，掌握极化电荷、极化电荷面密度与极化强度矢量P 之间的关系3、掌握有介质时电场的讨论方法，会用介质中的高斯定理来计算静电场；明确E 、P 、D 的联系和区别4、了解静电场的能量及能量密度5、演示实验：介质对电容器电容的影响（二）要点：1、电介质的极化2、极化强度矢量3、有介质时的静电场方程*4、静电场的边值关系5、静电场的能量和能量密度（三）难点：求解介质中静电场的具体问题，如极化电荷的分布，介质中电场的分布等第四章稳恒电流和电路（8 学时）（一）要求1、理解稳恒电流的概念以及与其相对应的稳恒电场：了解稳恒电路的特点及串、并联电阻的计算2、透彻分析并掌握电流密度矢量及电场这两个概念的物理意义3、掌握欧姆定律（不含源电路、一段含源电路和全电路的欧姆定律）和焦耳定律；会计算电功及电功率4、掌握用基尔霍夫定律计算一些典型的复杂电路的方法5、演示实验：（1）电源电动势的测量；（2）影响导体电阻的因素；（3）惠斯登电桥（二）要点：1、电流稳恒电流电流密度矢量2、欧姆定律及其微分形式3、焦耳定律电功率*4、电阻的串联和并联*5、气体导电、液体导电6、电源和电动势7、闭合回路及含源支路的欧姆定律8、基尔霍夫定律*9、温差电现象（三）难点：l、电动势的概念2、用基尔霍夫定律求解复杂的电路第五章稳恒电流的磁场（ 10 学时）（一）要求l、理解掌握磁感应强度B 的物理意义2、在理解毕奥—萨伐尔定理物理意义的基础上能熟练地用它来计算载流导体的磁感应强度的分布3、掌握磁场中的高斯定理和安培环路定理；并会用安培环路定理计算具有轴对称的电流所产生的磁场4、掌握洛仑兹力公式及安培公式，并会用它们进行有关的计算5、演示实验：（1）磁感应线的演示（2）载流导线之间的相互作用（二）要点：l、基本磁现象2、磁感应强度、磁感应线3、毕奥—萨伐尔定律4、磁通量、磁场的高斯定理5、安培环路定理6、磁场对平行载流导线及带电粒子的作用7、平行载流导线的相互作用安培的定义（三）难点：1、磁感应强度的定义2、求解磁感应强度分布的具体问题第六章磁场对运动电荷和电流的作用（6学时）（一）要求1、掌握洛仑兹力公式，并会用右手螺旋法则判断洛仑兹力的方向2、掌握带电粒子在磁场中的运动情况3、了解回旋加速器的工作原理4、掌握安培力公式，并会用它们进行有关计算5、掌握磁场对载流导线的作用6、演示实验：（1）汤姆逊实验；（2）霍尔效应（二）要点：1、洛仑兹力2、汤姆逊实验*3、霍耳效应4、安培定律磁场对载流导线的作用（三）难点：洛仑兹力和安培力的概念及有关计算第七章磁介质（ 6 学时）（一）要求1、理解磁化的概念和描述磁化的宏观量M 的定义式；掌握磁化电流与磁化强度矢量M 之间的关系2、了解磁介质呈现顺磁性和抗磁性的原因；掌握铁磁质的三大特点：①高值，②非线性，③磁滞现象3、掌握介质中的安培环路定理及其应用；了解H 、M 、B 三者之间的联系和区别4、了解磁路概念及相应的计算5、演示实验：介质对磁场的影响（二）要点：1、磁介质的磁化磁化强度矢量磁化电流2、磁介质存在时的安培环路定理3、顺磁性与抗磁性4、铁磁质* 5、磁路及其计算（三）难点：磁化强度矢量的物理意义以及求解磁化电流的第八章电磁感应和暂态过程（ 12学时）（一）要求1、理解电磁感应现象的物理意义；掌握电磁感应的法拉第—楞次定律2、解感生电场的物理意义3、熟练地掌握计算动生电动势和感生电动势的方法，并能正确判断它们的方向4、了解自感现象和互感现象以及它们的应用，掌握自感系数L和互感系数M的物理意义和计算方法5、了解涡流，趋肤效应以及磁场的能量6、能正确写出RL、RC 串并联电路暂态过程的微分方程，掌握其解的形式和物理意义。
大学物理C1、C2(University Physics C1、C2
（三）环境土木类大学物理C1、C2（University Physics C1、C2）一、课程说明：课程编号：080J33Y、080J34Y学分数：3、3 总学时：51、51 学时分配：讲课51（讲课34+自主学习17）、讲课51（讲课34+自主学习17）适用专业：教育技术、化学、信息与计算科学等专业先修课程：高等数学二、课程教学目的和任务：掌握物理学的基本知识和基本规律，并学会用物理学的基本原理来分析自然现象和有关的工程技术问题，为专业课的学习打好物理基础。
并初步学习科学的思维方法和研究问题的方法。
三、课程教学基本内容：内容简介：牛顿力学、热学、电磁学、振动和波、波动光学。
基本内容：绪论（1学时）第一册力学（20学时）1、质点运动学（3学时）理解：质点运动学的几个基本概念掌握：匀加速运动、抛体运动、圆周运动理解：相对运动、伽利略变换2、质点动力学（10学时）理解：牛顿运动定律、技术中常见的几种力和基本自然力掌握：应用牛顿定律解题理解：惯性系和非惯性系、惯性力掌握：冲量和动量定理、动量守恒定律掌握：质点的角动量、角动量守恒定律掌握：功、动能定理、保守力、势能、功能原理、机械能守恒定律理解：守恒定律的意义3、刚体的转动（7学时）理解：刚体的定轴转动掌握：刚体定轴转动定律、转动惯量计算、转动中的功和能、刚体的角动量和角动量守恒定律习题课：三大定律、运动定理、牛顿定律、运动学、刚体的转动（2学时）第二册热学（15学时）1、气体分子运动论（6学时）掌握：平衡状态、理想气体状态方程掌握：理想气体的压强和温度掌握：能量均分定理理解：麦克斯韦速率分布律、波耳兹曼分布定律了解：实际气体等温线、范得瓦耳斯方程掌握：气体分子的平均自由程2、热力学的物理基础（9学时）理解：准静态过程掌握：功、热量、热力学第一定律、热容量、理想气体的绝热过程掌握：循环过程、卡诺循环、致冷循环理解：自然过程的方向、不可逆性的相互沟通、热力学第二定律及其微观意义、玻耳兹曼熵公式及熵增加原理了解：克劳修斯熵公式习题课：气体分子运动论、热力学定律（2学时）第三册电磁学（38学时）1、静电场（10学时）掌握：库仑定律、电场、电场强度、高斯定理、电势差和电势理解：电势梯度掌握：静电势能2、静电场中的导体和电介质（6学时）理解：静电场中的导体、电介质对电场的影响、电介质的极化掌握：D的高斯定理、电容器、电容、电容器的能量和电场的能量3、稳恒电流（4学时）理解：电流密度、稳恒电流掌握：欧姆定律和电阻、电动势、有电动势的电路了解：电路的一种经典微观图象4、稳恒磁场（8学时）掌握：磁力和磁场、磁感应强度、毕奥—萨伐尔定律、磁场高斯定理和安培环路定理、带电粒子在磁场中的运动、载流导线在磁场中受力理解：霍耳效应5、物质的磁性（4学时）理解：磁介质对磁场的影响、磁介质的磁化掌握：H的环路定理了解：铁磁质6、电磁感应（6学时）理解：法拉第电磁感应定律掌握：动生电动势、感生电动势和感应电场、互感、自感、磁场能量习题课：静电场、及导体和电介质、稳性磁场、电磁感应（2学时）第四册波动与光学（28学时）1、振动（6学时）理解：简谐振动的描述掌握：旋转矢量和振动的相位、简谐振动的动力学方程、简谐振动的能量理解：阻尼振动、受迫振动、共振、同一直线上振动合成、相互垂直的振动合成了解：谐振分析2、波动（6学时）理解：机械波的形成掌握：波的周期性和波速、简谐波的波函数、波的能量、能流密度理解：波动方程、惠更斯原理、波的干涉、驻波了解：多普勒效应、声波2、光的干涉（6学时）理解：普通光源发光微观机制的特点、获得相干光的方法掌握：光程和光程差、薄膜干涉（一）、（二）理解：迈克耳逊干涉仪了解：光的空间相干性和时间相干性3、光的衍射（4学时）理解：光的衍射图样和惠更斯——菲理耳原理掌握：单缝的夫琅和费衍射、光栅衍射、光栅光谱理解：光学仪器的分辨本领了解：X射线的衍射4、光的偏振（6学时）理解：自然光和偏振光掌握：起偏和检偏、马吕斯定律、反射和折射对光的偏振理解：双折射现象、偏振光的干涉了解：椭圆偏振光和圆偏振光、人工双折射、旋光现象习题课：光的干涉、衍射、偏振（2学时）四、教学方法本课程主要内容以教师主讲为主。
北京大学811普通物理 (含力学、电磁学、热学)考研参考书、历年真题、复试分数线
根据教育部有关制订分数线的要求，我校按照统考生、联考生等不同类型分别确定复试基本 分数线。考生能否进入复试以各院系所规定的各项单科成绩和总成绩确定的复试名单为准。
专注中国名校保（考）研考博辅导权威
我校将按照德、智、体全面衡量，择优录取，保证质量，宁缺毋滥的精神和公开、公正、公 平的原则进行复试与录取工作。
一、复试基本分数线：
（1）、统考：
考试科目 学科门类
政治
哲 学 (01)
50
经济学 (02)
55
法 学 (03)
50
教育学 (04)
50
外语
50 55 50 50
数学
90 90 90
专业课
90 90 90 180
文 学 (05)
50 50
90
历史学 (06)
50 50
180
理 学 07)
50 50
专注中国名校保（考）研考博辅导权威
电动力学简明教程 俞允强 北京大学出版社 电动力学 郭硕鸿 高等教育出版社 固体物理学 黄昆、韩汝琦 高等教育出版社 原子核物理 卢希庭 原子能出版社 物理宇宙学 徐遐生著 李太枫、郑经武译 天体物理学 李宗伟、肖兴华 高等教育出版社
三、2015 北京大学 811 普通物理 (含力学、电磁学、热学)考研参考书
力学 钟锡华、周岳明 北京大学出版社 热学 刘玉鑫 北京大学出版社 电磁学 陈秉乾、王稼军 北京大学出版社 光学与近代物理 陈熙谋 北京大学出版社 量子力学导论 曾谨言 北京大学出版社 量子力学教程 曾谨言 科学出版社 电动力学简明教程 俞允强 北京大学出版社 电动力学 郭硕鸿 高等教育出版社 热力学与统计物理 汪志诚 高等教育出版社
普通物理(A)
普通物理（A）第一篇力学基础质点运动学矢径；运动方程；位移；平均速度；瞬时速度；平均加速度；瞬时加速度；速率；切向加速度；法向加速度；角位移；角速度；角加速度；位移和速度的相对性；质点动力学惯性参照系；牛顿运动定律；功；瞬时功率；质点动能定理；质点系动能定理；重力势能；弹性势能；保守力；功能原理；机械能守恒与转化定律；动量冲量动量定理；动量守恒定律刚体的转动角速度矢量；转动动能；转动惯量；力矩转动定律；力矩；力矩的功；定轴转动中的转动动能定律；角动量和冲量矩角动量守恒定律；质点的角动量；质点的角动量定理；刚体的角动量；冲量矩；角动量定理；角动量守恒定律第二篇机械振动和波机械振动简谐振动运动学特征；简谐振动动力学分析；简谐振动方程；简谐振动过程中的位移、速度、加速度，简谐振动过程中的振幅、角频率、频率、位相、初位相；相位差；同相和反相；旋转矢量表示法；谐振动的能量；谐振动的合成；同方向同频率谐振动的合成机械波机械波的产生与传播；面简谐波波动方程；波的能量能流密度；波的干涉现象；波的干涉条件；驻波；多普勒效应第三篇热学气体动理学理论理想气体的状态方程；理想气体的压强和温度公式；理想气体分子的平均平动动能；理想气体的温度公式；方均根速率；能量均分定理理想气体的内能；能量按自由度均分定理；麦克斯韦分子速率分布定律；最概然速率；平均速率；气体分子的平均碰撞频率和平均自由程；热力学基础准静态过程；准静态过程的功；热量；内能；热力学第一定律；摩尔热容量；气体定容摩尔热容量；气体定压摩尔热容量；热力学第一定律的应用；绝热过程；循环过程；循环效率；卡诺循环；卡诺循环效率；热力学第二定律第四篇电磁学真空中的静电场电场；电场强度；点电荷的电场；任意带电体的场强计算公式；场强迭加原理；电通量；高斯定理；高斯定理的应用；静电场的环路定理电势；电势差；电势迭加原理；点电荷的电势；任意带电体的电势计算公式；场强与电势的关系静电场中的导体和电介质静电场中的导体；静电平衡条件；静电平衡时导体上电荷分布；静电平衡时导体表面场强；导体的电容电容器；电容器的能量公式；电场的能量密度；电场的能量稳恒磁场磁场对电流的作用磁场磁感应强度；磁通量；磁场的高斯定理；毕奥—萨伐尔定律；安培环路定理及应用；安培力安培定律；均匀磁场中载流线圈的磁力矩；磁力的功；洛仑兹力；霍耳效应；电磁感应电磁感应定律；感应电动势；楞次定律；动生电动势；感生电动势；自感和互感；磁场的能量电磁场理论的基本概念电磁振荡位移电流；位移电流的磁场；麦克斯韦方程组的积分形式；平面电磁波及性质；电磁波速度；电磁波的能量蜜度第五篇光学光的干涉相干光及获得光程差；杨氏双缝干涉；薄膜干涉劈尖干涉牛顿环；迈克尔逊干涉仪光的衍射惠更斯—菲涅耳原理；夫琅和费单缝衍射；光栅衍射；圆孔衍射光学仪器的分辨率光的偏振自然光和偏振光；部分偏振光；马吕斯定律；布儒斯特定律第六篇近代物理基础狭义相对论基础伽利略变换经典力学的时空观；狭义相对论的相对性原理；光速不变原理；洛仑兹坐标变换；洛仑兹速度变换；长度收缩；时间膨胀；同时性的相对性；狭义相对论的时空观；狭义相对论的动力学基础量子光学基础热辐射基尔霍夫定律；斯特藩玻尔兹曼定律；维恩位移定律；能量量子化；光电效应爱因斯坦方程；康普顿效应原子的量子理论玻尔的氢原子理论；实物粒子的波粒二象性；测不准关系；波函数薛定谔方程；一维无限深势阱；参考教材：《普通物理学》（1-3册）（第五版），程守洙、江之永主编，高等教育出版社；《普通物理学》（1-3册）（第四版），马文蔚主编，高等教育出版社；。
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3.电流的微观图象
n q
取平均
jnq
v
0
qE m
t
0 0 t
j nq2EE
m
电导率, 是电阻率的倒数
教学ppt
14
1
m nq2
1
Drude theory
1 1 1 im p elel
1 elph
1 平均碰撞时间与温度有关 电阻随温度增长；
2 平均电流密度 有涨落 热噪音； 3 电场太强 平均碰撞时间受影响 失效； 4 电场变化时间与平均碰撞时间可比拟
（1）两介质区的电场 E =？电流密度 j =？
（2）两个介质分界面上的自由面电荷密度 =？
U
D的高斯定理?
B
2
1
QA R1
2 1
R2
R3
没有哪个地方电荷能无限积累
4r2jIconst.
I
j
教学ppt
4 r 2
18
（1）
E1
j
1
I
41r2
E2
j
2
I
42r2
U
R2
R3
U E1dr E2 dr
B 2 1
0 教学ppt
Edl 0
L
12
和静电场比较, 不同之处
电荷分布不随时间改变，稳恒电流的电场总 是伴随电荷的运动，导体内恒定电场不为零。
稳恒电场对电荷总作功为零，由于存在焦尔 热效应，稳恒电路需要维持能量。
由于 j dS 0
s
j E
在均匀导体内部 EdS 0 s
电荷分布在表面或教学界ppt 面等 不均匀处 13
电荷密度不随时间改变.
j dS 0
=
I2
I1
s
稳恒电流的电路必须闭合
微分形式: j 0
t
教学ppt
9
§4.2 欧姆定律
1.欧姆定律微分形式
I
欧姆定律 R U I
S l
R l S
I jS U El
电阻率
Ej j
电导率
考虑方向
E j
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10
欧姆定律微分形式: 导体中任一点电流密度 的方向(正电荷运动的方向)和该点场强方 向相同有关系式
说明：该例只是极其理想化的接地模型，事实上影响接地
电阻的因素很多，接地电阻是个不可精确测量的物理量。
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17
例.一球形电容器内、外导体球壳A和B的半径R1和R3，
两球壳间充满两层球壳形的均匀各向同性介质1、 2，
电导率各为
1 , 两2 介质分层处半径R2，内外球壳
电压U为常量, 忽略线路的几何影响, 求：
FK
存在，才
能在闭合电路中形成稳恒电流。
FK：电磁，化学，热，光，
原子，
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2. 电源电动势
仿照电势差（电压）的定义
(2)
U12
非静电力 non-electrostatic force
非静电力场强
EK
FK q
经电源内部由负极移向正极过程中非静电力 所作的功
AKq EKdl q EKdl
L
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20
要维持稳恒电流， 电路必须闭合。
q (t)
而
I
+ FK
+q
R
- Fe
E (t) I (t)
Edl 0
L
必须有非静电力
方向：正电荷运动的方向
单位：安培(库仑/秒)
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2
2.电流密度 current density
对大块导体，需电流密度的概念来 进一步描写电流的分布。
例如：电阻法探矿
（图示）
•
•
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3
j dI dS
dI
dS
导体中某点的电流密度，数值上等于和该点正电荷 定性向移动方向垂直的单位面积上的电流强度。方 向：该点正电荷定向移动的方向。
对于超导导线， j 可达104A/mm2。
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7
5. 电流连续性方程
dq
s
j dS
内
dt
S
dq 内 <0
j线
dt
电流线发出于正电荷减少的地方 终止于正电荷增加的地方
微分形式: j 0
t
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8
6.稳恒条件
电流场中每一点的电流密度的大小和方向均
不随时间改变; 等价地,电流场中每一点的
I j dS
dS
s
载流子定向移动速度
q n j dS
q — 载流子电荷 电流线
n— 载流子的浓度
I
dInq dS 教学ppt
j nq
6
dS j
q n 电流线
d In q d Sjd S
I
对Cu： j 1A/mm2时，7.4102m m /s
∵电流有热效应，故应限制 j 的大小：
例如对Cu导线要求： jmax ~10A/mm2
（一般 R 10 -2 ）
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I
分析影响接地电阻的关键：
大地
a. r
a r
h
r r4πIr2 dr
1
4 πr
I a U a
4 πa r
r
当r =10a 时，a - r = 0.9 U
即 90 % 的电势降落在 r =10a
的范围内。所以改善接地点附近的电阻，是减
小整个接地电阻的关键。
j E
功率
j2 PIUjESl V
p j2 /
这里的电场, 由固定分布的电荷产生,
与静电场性质相似,教称学pp谓t 稳恒电场
11
2.稳恒电场
对于稳恒电路,导体内存在不随时间改变 的电荷分布,由此产生稳恒电场
和静电场比较相同之处 电场不随时间改变 满足高斯定理和环路定理
qi
E dS i
S
3. 电流线
为形象描写电流分布，引入“电流线”的概念：
1）电流线上某点的切向
与该点 j的方向一致；
P
教学ppt
j 电流线
4
2）电流线的密度等于 j，
即： d N j d S
dNdI
3) 电流管
dN dS
教学ppt
5
4.电流密度和电流强度的关系
dS
d I j d S j d S c o s jd SdI
第四章 稳恒电流 steady current
§4.1 稳恒条件 §4.2 欧姆定律 §4.3 电源和电动势 electromotive force (emf) §4.4 基尔霍夫定律
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1
§4.1 稳恒条件 一.电流强度和电流密度 1.电流强度 大小：单位时间内通过某一横截面的电量
I dq dt
Q A R1
2 1
R2
R1
R2
I
4U
1 (1 1) 1 ( 1 1)
1 R1 R2 2 R2 R3
（2） R3
(D2 D1)S q0
0 2E2 1E1
0 ( 2
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2
1) I 1 4R22
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§4.3 电源及电动势 electromotive force (emf)
1.电源及电源的作用 source of emf
失效； 5 低温时量子效应明显 失效。
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[例] I 如图示，已知：大地的 ，h >> a .
大地
求：接地电阻 R h 解：设接地电流为I .
a. r
a
ha ， j球对
j
4
I π r2
rˆ
Ej 4πI r2rˆ
导体球
Uaa Edr
I
a 4πr2
dr
I
4 πa
RU I
1 1
4 πa a