大学物理电学
大 学 物 理 实 验
大学物理实验
大学物理实验包括力学、热学、光学、电学、磁学等方面的实验。
在力学实验中，学生可以通过自己动手实验，探究牛顿定律、动量守恒定律等力学基本原理。
在热学实验中，学生可以了解热力学定律，探究热传导、热膨胀等热学现象。
在光学实验中，学生可以研究光的反射、折射、干涉等光学现象。
在电学实验中，学生可以探究电流、电阻、电容等电学基本概念，学习欧姆定律、基尔霍夫定律等电学原理。
在磁学实验中，学生可以了解磁感应强度、磁通量、磁力线等基本概念，探究洛伦兹力、法拉第电磁感应定律等磁学原理。
大学物理实验不仅是理论知识的实践，也是锻炼学生实验技能、观察力、思维能力和团队合作精神的重要途径。
通过大学物理实验，学生能够更深入地了解物理知识，提高自己的实践能力，为未来的科学研究和工作打下坚实基础。
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04-1-第1章-静止电荷的电场-电磁学-大学物理-海南大学
相当于电荷集中在盘心的一个点电荷所 产生的电场。
四、点电荷电场强度
例 P.17定： （ 1 ）曲线上每一点的切线方向表示该点场强 的方向；
五、电场线和电通量 规定： （2）曲线的疏密表示该点场强的大小，即该点 附近垂直于电场方向的单位面积所通过的电力 线条数满足
xdq 1 x 2d dE P 2 2 3/ 2 4 0 ( x ) 4 0 ( x 2 2 ) 3 / 2 1
四、点电荷电场强度
E P dE P 1 4 0
R
0
x 2d ( x 2 2 )3 / 2
2 0
x 1 ( R 2 x 2 )1 / 2
1 e 3 或 2 e 3
至今尚未从实验中直接发现单独存在的夸克 或反夸克，仅在一些间接的实验中得到验证。
一、电荷
5.电荷的连续分布
电磁现象的宏观规律 大量电荷 电荷在带电体上连续分布
一、电荷
6.电荷守恒定律
由摩擦生电的实验可见，当一种电荷出现 时，必然有相等量值的异号电荷同时出现；一 种电荷消失时，必然有相等量值的异号电荷同 时消失。 因此，在孤立系统中，不管其中的电荷如何迁 移，系统的电荷的代数和保持不变，这就是电 荷守恒定律。
q E dS
S
0
对包含电荷 q 的任意闭合 曲面都成立。
四、点电荷电场强度
讨论： 当 x <<R
EP 2 0
x 时， ( R 2 x 2 )1 / 2 0
为无限大均匀带电 平板附近的电场分 布，是匀强电场。
四、点电荷电场强度 如果将两块无限大平板平行放置，板间距离 远小于板面线度，当两板带等量异号电荷， 面密度为σ 时， 两板内侧场强为
大学物理实验报告 制流电路、分压电路和电学实验基础知识
大学物理实验报告----------制流电路、分压电路和电学实验基础知识姓名：_______柳天一__________学号：______2012011201 _______实验组号：____3______________班级：______计科1204_________日期：______2013.3.23__________实验报告【实验名称】制流电路、分压电路和电学实验基础知识【实验目的】1、了解电学实验的要求、操作规程和安全知识。
2、学习电学实验中常用仪器的使用方法。
3、学习连接电路的一般方法，学习用变阻器连成制流电路和分压电 路的方法。
【实验原理】制流电路的特性：制流电路如图3所示，图中E 为直流（或交流）电源；R 1为滑线变阻器，A 为电流表；R 2为负载（本实验采用电阻）；K 为电源开关。
它是将滑线变阻器的滑动头C 和任一固定端（如A 端）串联在电路中，作为一个可变电阻，移动滑动头的位置可以连续改变AC 之间的电阻R AC ，从而改变整个电路的电流I。
（a ） （b ）1.分压电路的特性：分压电路如图4所示，图中E 为直流（或交流）电源，滑线变阻器两个固定端A 、B 与电源E 相接，负载R 2接滑动端C 和固定端A （或B ）上，当滑动头C 由A 端滑至B 端，负载上电压由0变至E，调节的范围与变阻器的阻值无关。
（a ）（b ）2.制流电路与分压电路的选择： 图3 制流电路图4 分压电路(1) 调节范围分压电路的电压调节范围大，可从E →0；而制流电路电压调节范围小，只能从 E E R R R →⨯+122。
(2) 细调程度当2/21R R ≤时，在整个调节范围内调节基本均匀，但制流电路可调范围小；负载上的电压值小，能调得较精细，而电压值大时调节变得很粗。
(3) 功率损耗使用同一变阻器，分压电路消耗电能比制流电路要大。
基于两电路的差别，当负载电阻较大，调节范围较宽时选分压电路；反之，当负载电阻较小，功耗较大，调节范围不太大的情况下则选用制流电路。
哈工大大学物理课件马文蔚教材第10章电学
10-2 欧姆定律微分形式
6
1. 欧姆定律
电流 I U R
是电阻率，
电阻 R l
S
, 电导率 1
U V 1V 2E l
J I E
IU R
El
l
ES
ES
S
S
欧姆定律的微分表达式： JE
2 . 电功率和焦耳定律
电功率 P A UI t
10-6 电容器的充电与放电 i K 10
充电： iRu0
i dq u q
ab
R
dt
C
R dq q
dt c
t =0 由初始条件 q =0
C
+q -q
q C(1eRtC ) q QC
Q Q/e
i
dq
t
e RC
i dt R
I
RC
I/e
O
t
O
t
谢谢聆听
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普遍表达式
LEnedr
10-4 全电路欧姆定律
r
8
电路中即有静电 力又有 非静电力 J ( E E n)e
L
L(L JL E E n d E e rd nl e ) 0drL J 0 dl对电 路0 中一段：I
R
dr d l LEnedl
Jdl
L
L
Jd l
L
JS
dl
S
LIdR I
dR
L
I(r R)
I(rR) 或
I
Rr
电路内外阻之和
全电路欧姆定律
对多个回路的复杂电路：
9
大学物理 电势求解
电磁学篇---习题
3、一圆盘半径R ＝3.00 ×10－2 m.圆盘均匀带电，电荷面 密度σ＝2.00×10－5 C· m－2 ， 求轴线上的电势分布。 解：带电圆环中心轴线上电势
1 2πrdr dU r 4π 0 r 2 x 2
整个圆盘中心轴线上的电势分布：
U r 2 0
R
0
2 2 2 0 r x
rdr
R x x
2 2
电磁学篇---习题
4、在真空中，将半径为R 的金属球接地，与球心O 相距为 r（r ＞R）处放置一点电荷q，不计接地导线上电荷的影 响．求金属球表面上的感应电荷总量． R 解：带电金属球的特征： q q 空间场强、电势与带电球面一致； r 所带电荷只分布在表面； 静电感应。
电磁学篇---习题
1、一个内外半径分别为R1 和R2 的均匀带电球壳，总电荷 为Q1 ，球壳外同心罩一个半径为R3 的均匀带电球面，球 面带电荷为Q2 。求电场分布。 此系统将空间分割成I、II、III、IV四个区域 解：
ห้องสมุดไป่ตู้
根据高斯定理可以求得四个区 域的电场强度。
r R1 IV III II 0 Q r 3 R3 1 1 ( R1 r R2 ) 3 3 2 4π 0 R2 R1 r E Q1 ( R2 r R3 ) 40 r 2 Q Q 1 22 (r R3 ) 40 r
I
电磁学篇---习题
1、一个内外半径分别为R1 和R2 的均匀带电球壳，总电荷 为Q1 ，球壳外同心罩一个半径为R3 的均匀带电球面，球 面带电荷为Q2 。求电场分布。
注意：任何带电体边界其电场是连续的，此题在R3处不连 续，是因为假象在先，设带电体无厚度而形成的。
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 0, 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 i2e 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=q4πε0r 2e r （球面外）2) 均匀带电球体：E=q4πε0R3r =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第九章 静电场知识点：1、 用积分方法计算连续带电体电场强度，场强叠加是矢量叠加；首先进行矢量分解，再把同方向的相加；2、 运用高斯定理，计算电荷均匀分布、对称带电体周围空间的场强和电势；关键是分析场强分布特点，选好封闭曲面；（1）电荷在表面均匀分布的带电圆筒；（选择一个封闭圆柱曲面） （2）电荷在表面均匀分布的带电球壳；（选择一个封闭球面） （3）电荷均匀分布的无穷大平面；（选择一个封闭圆柱曲面）3、 根据电势定义用积分方法计算连续带电体的激发的电势，要获得积分路径上场强的分布；电势叠加是标量叠加； 4、 电场强度环路定理一些问题辨识：1、理解高斯定理的内容：（1）只有封闭曲面内的电荷，才对该封闭曲面的电通量有贡献；（2）曲面以外的任何电荷，对该封闭曲面的电通量没有贡献；（3）这里强调的是封闭曲面，如果只是一个有限曲面，是封闭曲面的一部分，里外的电荷对该部分是有电通量贡献的：（4）里、外的电荷都对曲面上的各点产生场强；2、场强等于零的空间点，电势可以不为零；电势为零的空间点，场强可以不为零；1、 有关静电场的论述，正确的是（ ）（1） 只有封闭曲面内的电荷才对该封闭曲面的电通量有贡献；√（2） 无论封闭曲面内的电荷的位置如何改变，只要不离开该封闭曲面，而且电荷代数和不变，该封闭曲面的电通量就不变；√（3） 封闭曲面内部的任何电荷的位置的改变，尽管不离开该封闭曲面，而且电荷代数和不变，该封闭曲面的电通量也要发生改变；×（4） 封闭曲面外的电荷激发的场强对该封闭曲面上的任何面元的电通量的贡献为零；×（5） 如果封闭曲面的电通量为零，则该封闭曲面上任何面元上的电场强度一定为零；×（6） 如果封闭曲面的电通量不为零，则该封闭曲面上任何面元的电通量的一定不为零；×（7） 电场强度为零的空间点，电势一定为零；×（8） 在均匀带电的球壳内部，电场强度为零，但电势不为零；√计算场强的三种方法，按照问题的实际情况选择最方便的方法： （1） 根据连续带电体的积分公式； （2） 采用高斯定理；（3） 先获得电势分布公式，然后计算偏导数；z z y x U E y z y x U E x z y x U E z y x ∂∂-=∂∂-=∂∂-=),,(;),,(;),,(计算电势分布首先计算场强分布，再计算电势分布；➢ 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=-grad φ=-▽φ=-(∂φ∂x i+∂φ∂y j+∂φ∂z k)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。
哈工大大学物理课件(马文蔚教材)-第8章电学
由于上述结论与球面半径r无关,说明对以点电荷 q为 中心的任意 球面而言，通过它们的电通量都一样。 对两个无限接近的球面，通过它们的电通量都相同， 说明
电场线在无电荷处连续
以q为球心在任意S闭合曲面内外 取同心球面S’和S”
通过S”和S’的电场线数量相同为
所以通过S的电场线数量
q
0
S ’’ S q
FB
E 的单位是 N C E 是矢量坐标的一个矢量函数
场源电荷
q1 , q2 , qn
n
总场 E
n
检验电荷q0
由
Fi F 则 E i 1 q0 q0
n i 1
F Fi
i 1
n
Fi i 1 q0
Fi 每个点电荷单 Ei 独存在的场强 q0
E Ei E1 E2 En
一组点电荷在某点激发的场强,等于每个点电荷单独存在时所产生 的电场在该点场强的矢量和,称为场强的叠加原理 点电荷q0在电场 E 中受力 F qE
静止点电荷的场强及其叠加
q q0 由 F er 2 4 0 r 1
点电荷q的场强为:
F 1 q E e 2 r q 4 r
z E+
EQ
E-
Q
1 q EQ 2 cos 2 2 40 r l 4 1 q l2 2 40 r 2 l 2 4 r 2 l 2 4 1 2 1 ql 1 pe 40 r 2 l 2 4 3 2 EQ 40 r 3
r
0
第八章
8-1
1. 两种电荷
物理学中册 静 电 场
电荷守恒定律
哈工大大学物理课件(马文蔚教材)-第9章电学
E dl q2
２）三个点电荷组成系统
1 1 1 E p123 E p12 E p13 E p 23 q1V1 q2V2 q3V3 2 2 2 n 1 ３）ｎ个点电荷系统 E p互 qiVi 2 i 1
２．电荷连续分布静电能
线带电
1 E pe Vdq 2
2 2 2
表面均匀带电的橡皮气球
1 1 Q Q E pe Vdq dq dq 2 4 0 R 8 0 R 2
求： 两导体板的电荷分布
Q
+ + 1 + S+ + + + + +2 + + + -3 - P + + + 4 +S + +
解：设静电平衡后两导体板的电荷分布为
1 2 3 4
Q 1 2 由电荷守恒定律 S 1 由高斯定律 0 ( 2 S 3S ) 0
面带电 体带电
1 dq dl E pe dl V 2 1 dq ds E pe ds V 2 1 dq dV体 E pe dV体 V 2
二.电场能量
1. 电容器储能
能量密度
A B
以平板电容器为例
q dW dF d dqE d dqU AB dq C Q Q q 1 2 1 W dW dq Q CU 2 We 0 0 C 2C 2
唯一性定理
（x, y, z ) 的分布就唯一的确定了. 证明 （x, y, z ) 的分布不唯一 设 ' x, y, z ) 也满足同样的边界条件 边界 有另一分布 （
大学物理 电学练习题1
电学练习题一、选择题1、关于高斯定理的理解有下面几种说法，其中正确的是：（A）如果高斯面上E处处为零，则该面内必无电荷。
（B）如果高斯面内无电荷，则高斯面上E处处为零。
（C）如果高斯面上E处处不为零，则高斯面内必有电荷。
（D）如果高斯面内有净电荷，则通过高斯面的电通量必不为零。
（E）高斯定理仅适用于具有高度对称性的电场。
[ ]2、在点电荷q的电场中，选取以q为中心、R为半径的球面上一点P处作电势零点，则与点电荷q距离为r的P’点的电势为[ ])11(4)()(4)()11(4)(;4)(rRqDRrqCRrqBrqA---πεπεπεπε3、真空中有一电量为Q的点电荷，在与它相距为r的a点处有一试验电荷q，现使试验电荷q从a点沿半圆弧轨道运动到b点，如图所示。
则电场力做功为[ ])(4)(24)(24)(2222DrrQqCrrQqBrrQqAππεπεππε4、一空气平行板电容器，充电后把电源断开，这时电容器中储存的能量为W。
然后在两极板之间充满相对电容率为rε的各向同性均匀电介质，则该电容器中储存的能量为：)()1()()()(WWDWWCWWBWWArrr=-===εεε[ ]5、有四个等量点电荷在OXY平面上的四种不同组态，所有点电荷均与原点等距。
设无限远处电势为零，则原点O处电场强度和电势均为零的组态是[ ]6、如图所示，直线MN 长为2 l ，弧OCD 是以N 点为中心，l 为半径的半圆弧，N 点有正电荷+q ，M 点有负电荷-q ，今将一试验电荷0q +从O 点出发沿路径OCDP 移到无限远处，设无限远处电势为零，则做功 [ ](A) A< 0 且为有限常量。
（B ）A> 0 且为有限常量。
(C) A = ∞ （D ） A = 07、用力F 把电容器中的电介质板拉出，在图(a)和图(b)的两种情况下，电容器中储存的静电能量将 [ ]（A ） 都增加。
(B)都减少。
(C)(a)增加，(b)减少。