第一章靜止電荷的電場
本章要點
1、庫侖定律:(略)
2、電場強度:電場中任意點的電場強度等於靜止於該點的單位正電荷所受的電場力,
。一般是空間座標的函式,為檢驗電荷。該公式適用於任何電場。
3、靜止的點電荷的電場分布:(具有球對稱性),q為場源電荷。
◆4、電荷連續分布的帶電體的場強分布:
應用該公式解題的一般思路:(1)根據電荷分布的特點(分布於直線上、分布於圓環上、分布於平板上、分布於球面上等等)選取合適的電荷元,寫出電荷元的場強(向量表示式);(2)將該場強沿適當方向分解並分析其對稱性轉化為標量積分;(3)將被積表示式中的變數統一化為乙個變數後求積分便可得到總場強的分布。
5、電通量:電場中通過任意曲面的電通量
通過任意封閉曲面的電通量 (參考正方向由內指向外)
◆6、高斯定律:它是用電通量表示的電場和場源電荷關係的定律,給出了通過任一封閉面的電通量與封閉面內部所包圍的電荷的關係。
(注意式中場強和和電荷量的涵義)
當電荷分布具有謀種對稱性時,用高斯定律求其場強分布要簡便得多。方法如下:首先根據電荷分布的對稱性分析電場分布的對稱性;然後選取合適的高斯面應用高斯定律求場強。
合適的高斯面(如球面、圓柱面、長方柱面等)意味著使能以標量的形式從積分號內提出來;或該高斯面的某些部分所在處的場強為零;或某些部分所在處的場強方向與該部分曲面的法線方向的夾角為特殊角。
7、本章應掌握的其它公式
1、電偶極子中垂線上距離電偶極子中心較遠處的場強
2、無限長均勻帶電直線的場強分布(參考方向垂直直線指向外)
若0實際方向與參考方向相同;若0實際方向與參考方向相反。
3、無限大均勻帶電平面的場強分布(參考方向垂直平面指向外)
若0實際方向與參考方向相同;若0實際方向與參考方向相反。
4、均勻帶電球面的電場分布:球面內;球面外
5、均勻帶電球體的電場分布:球體內;球面外
第二章電勢
本章要點
1、靜電場力的功:
2、靜電場的保守性:對任何靜電場,電場強度的線積分都只取決於起點和終點的位置而與中間的路徑無關。
3、靜電場的環路定理:上述性質還可以表示為。即在靜電場中,場強沿任意閉合路徑的線積分等於零。
4、電勢差:
5、電勢: 或 (與零電勢參考點的選擇有關)
(1)靜止的點電荷周圍的電勢分布(無窮遠處為零電勢,以下同)
(2)電荷連續分布的帶電體的電勢分布:
◆(3)均勻帶電球面的電勢分布:球面內;球面外
6、電勢梯度:給出了描述電場的兩個重要物理量電場強度和電勢之間的關係
即在電場中某點場強沿某方向的分量等於電勢沿此方向的時間變化率的負值。當時,即沿著的方向時,變化率有最大值。這時
。此最大值稱為該點的電勢梯度,它是一向量,其方向是該點附近電勢公升高最快的方向。
7、電勢能:電荷在靜電場中具有的勢能
若已知乙個帶電系統的電場分布,該系統的電場能量密度
總能量第四章靜電場中的導體
本章要點
1、靜電平衡狀態:導體內部和表面都沒有電荷定向移動的狀態。
2、靜電平衡條件:導體內部的場強;同時導體表面緊鄰處的電場強度必定和導體表面垂直。由此可知處於靜電平衡的導體是等勢體,其表面是等勢面。
這一平衡條件是由導體的電結構特徵和靜電平衡的要求所決定的,與導體的形狀無關。
3、靜電平衡的導體上的電荷分布:
(1)處於靜電平衡的導體,其內部淨電荷為零,電荷只能分布在表面上,
(2)處於靜電平衡的導體,其表面上各處的面電荷密度與當地表面緊鄰處的場強的大小成正比。(常利用該式求表面緊鄰處的場強)
(3)孤立的導體處於靜電平衡時,它的表面各處的面電荷密度與各處表面的曲率有關,曲率越大的地方,面電荷密度也越大。
4、靜電遮蔽:它是靜電平衡時導體內部的場強為零這一規律在技術上的應用,乙個金屬空
殼能使其內部不受外面靜電場的影響。
5、有導體存在時電荷和電場分布的分析方法:結合題意綜合運用靜電場的基本規律、電荷守恆和導體靜電平衡的條件。(詳見例題4.1和4.2)
第五章靜電場中的電介質
本章要點
1、電介質的極化:當把一塊均勻的電介質放到靜電場中時,它的分子將受到電場的作用而發生變化,但最後會達到乙個平衡狀態。如果電介質是由非極性分子組成,這些分子都將沿電場方向產生感生電矩,外電場越強感生電矩越大;如果電介質是由極性分子組成,這些分子的固有電矩將受到外電場的力矩作用而沿著外電場取向,外電場越強固有電矩排列越整齊。
這兩種介質所表現的巨集觀效果是一樣的:即在內部仍表現為電中性,但是在電介質的表面上卻出現了只有正電荷或只有負電荷的電荷層。這種出現在電介質表面的電荷叫麵束縛電荷(面極化電荷)。
在外電場的作用下,電解質表面出現束縛電荷的現象叫電介質的極化。外電場越強,電介質表面出現的束縛電荷越多。
2、電極化強度:表示電介質的電極化狀態,定義為單位體積內的分子的電矩的向量和。即。
(1)電極化強度與場強的關係:當電介質中的電場不太強時,對各種各向同性的電介質有。(2)面束縛電荷與電極化強度的關係:
(3)體束縛電荷與電極化強度的關係:。式中為封閉麵內的體束縛電荷,為越過封閉面的電荷,二者等量異號。
◆3、電位移的高斯定律:。即通過任意封閉面的電位移通量等於該封閉面包圍的自由電荷的代數和。其中稱為電位移。
4、電容器的電容:定義式(1)平板電容器的電容
(2)圓柱形放容器的電容 (3)球形電容器的電容
(4)孤立導體的電容(要求掌握以上這些公式的推導過程)
5、電容器的串聯、併聯
串聯:; 併聯:
6、電容器的能量:電容器為一儲能元件。
能量密度
第六章恆定電流
本章要點
1、電流密度:大塊導體中通過面元的電流
式中稱為電流密度。 通過面積s的電流
2、電流的連續性方程:通過封閉面s的電流
3、恆定電流的重要性質:。恆定電流產生恆定的電場:
◆4、基爾霍夫方程:
第一方程(節點電流方程)(對某節點而言流入流出取相反的符號)
第二方程(迴路電壓方程)
該方程給出了迴路中各段電壓間的關係,從迴路中任意點出發,以順時針方向或逆時針方向沿迴路繞行一周,各元件兩端電壓降的代數和為零。規定電壓降取正號,對電阻而言當其電流方向與繞行方向相同時取正號(u = +ri ),相反時取負號(u = - ri );對電源而言,沿繞行方向由電源正極到負極取正號,由電源負極到正極取負號。
基爾霍夫電壓定律也可推廣應用於迴路的部分電路,即該部分電路兩端的電壓等於沿該部分電路從一端到另一端各元件兩端電壓降的代數和,符號規則同上。
應用以上兩定律時首先要在電路圖上標出電流、電壓的參考方向,因為所列方程中各項前的正負號是由他們的參考方向決定的。
5、電阻定律:(掌握其用於求解截面積不均勻的材料的電阻的分法)
6、歐姆定律的微分形式:
7、電動勢:
第七章磁力
本章要點
1、磁力都是運動電荷之間相互作用力的表現。
2、洛侖茲力:在慣性參考係中觀察,乙個以速度運動的電荷所受的磁場力
洛侖茲力公式: 即運動電荷所受的靜電力和磁場力的合力。
3、磁感應強度的定義式: 式中為電荷運動方向與磁場方向間的夾角
4、磁通量:在磁場中通過某一面積的磁通量
◆5、帶電粒子在磁場中的運動:(1)當速度方向與磁場方向垂直時,粒子做勻速圓周運動。
其迴轉半徑和迴旋週期分別為和
(2)當速度方向與磁場方向不垂直(也不平行)時,粒子做螺旋運動 。
其迴轉半徑和螺距分別為和
◆6、霍爾效應:處在磁場中的載流導體上出現橫向電勢差的現象稱為霍爾效應。
產生的霍爾電壓,式中的為導體沿磁場方向的線度。
◆7、載流導線在磁場中受的安培力;
載流線圈在磁場中受的力矩,式中為載流線圈的磁矩。
第八章磁場的源
本章要點
◆1、畢奧—薩伐爾定律:。任意載流導體的磁場分布
2、磁通連續定理:任何磁場中通過任意封閉面的磁通量總等於零。
◆3、安培環路定理:在恆定電流的磁場中,磁感應強度沿任何閉合路徑的線積分等於路徑所包圍的電流強度的代數和的倍。
(注意公式中的磁感應強度為空間所有電流產生的磁感應強度的向量和)
利用安培環路定理方便地計算出某些具有一定對稱性的載流導線的磁場分布。一般步驟是:首先依據電流的對稱性分析磁場分布的對稱性,然後根據安培環路定理計算磁感應強度的數值。
其中決定性的技巧是選取合適的閉合路徑l ,使得該路徑上各段的積分便於求解(或b能以標量的形式從積分號內提出來;或是磁感應強度方向與迴路的方向成特殊角)。
4、變化電場產生的磁場的規律:
◆5、普遍的環路定理:
6、位移電流:; 位移電流密度:
全電流:
7、平行電流間的相互作用力:
應理解本章所涉及的基本概念和物理量的意義,準確掌握各公式中有關量的含義。
第九章磁場中的磁介質
1、有磁介質存在時的磁場的磁感應強度: 叫磁介質的相對磁導率。
2、原子的磁矩:
◆3、磁介質的磁化強度:
4、束縛電流密度:; 束縛電流:
◆5、的環路定理:
◆6、磁場強度: 為磁介質的磁導率
7、鐵磁質:了解其磁化過程,掌握磁滯效應、磁飽和、矯頑力及其它有關概念。
8、能夠利用的環路定理對簡單的磁路加以分析。
第十章電磁感應
本章要點
◆1、法拉第電磁感應定律:(對所有電磁感應實驗的分析表明)當穿過乙個閉合導體迴路所限定的面積的磁通量發生變化時,迴路中就會有感應電流產生。迴路中產生的電動勢叫感應電動勢。
感應電動勢的大小和通過導體迴路的磁通量的變化率成正比。一般表示式式中的負號反映感應電動勢的方向和磁通量變化的關係。(詳見課本320頁)
電磁學總結公式
一 三大定律 庫侖定律 在真空中,兩個靜止的點電荷 q1 和 q2 之間的靜電相互作用力與這兩個點電 荷所帶電荷量的乘積成正比,與它們之間距離的平方成反比,作用力的方向沿著兩個點 電荷的連線,同號電荷相斥,異號電荷相吸。q qf k 1 221 r2er qi高斯定理 a 靜電場 es e d s ...
電磁學試題
1.一塊矩形絕緣平板放在光滑的水平面上,另有一質量為 帶電量為的小物塊以某一初速度從板的端水平滑上板的上表面,整個裝置處在足夠大的豎直向下的勻強電場中,小物塊沿平板運動至端且恰好停在平板的端,如圖1所示。若保持勻強電場的大小不變,但方向反向,當小物塊仍由端以相同的初速度滑上板麵,則小物塊運動到距端的...
電磁學筆記
第一章靜電學的基本規律 1 物質的電結構電荷守恆定律 二 庫侖定律 1。崑崙定律 2。疊加原理 三 電場和電場強度 1。電場 2。電場強度 3。電場強度計算 4。電場線 5。電場強度計算舉例 四 電勢 1。靜電場力做功的特點 2。靜電場的環路定理 3。電勢差和電勢 4。電勢的計算 5。等勢面和電勢梯...