复习资料电磁学全书知识点总结Word格式.docx

复习资料电磁学全书知识点总结Word格式.docx

《复习资料电磁学全书知识点总结Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《复习资料电磁学全书知识点总结Word格式.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

电偶极子的场强只与q与l的乘积有关：

p=q*l

电荷的连续分布：

电荷由体密度、面密度、线密度，方便对于其积分计算。

带电体在电场中的受力（均匀电场）：

（电偶极子）

通量环量

1.3高斯定理

静电场电场线的特征：

疏密代表大小，切线代表方向，不闭合，不相交，起于正电荷，终止于负电荷。

电场强度通量：

（在一些情况下要采用积分形式）

高斯定理：

高斯定理经常用于计算E（对于对称/均匀分布的情型）

推论均匀球壳在外部产生的磁场与其全部电荷聚集与球心时的情况一致。

1.4电势及其梯度

静电力的做功与路径无关（由于其为保守力）

由于在电场中运动电荷的做工只与其初末位置有关，故可以定义电势。

单位V=J/C

电势叠加原理：

电场中某点的电势，等于各个电荷对其产生的电势的矢量和。

以无穷远为零势能面，

等势能面：

等势面与电场线处处正交；

等势面密集处的电场强度大。

电势梯度：

电势减少最快的方向电势的空间变化率

如或已知了电势的空间分布函数，可以借由梯度来求场强：

（l方向）

（两大重要定理：

高斯定理，环路定理（电场的环路积分为0））

1.5带电体系的静电能

体系静电能：

电荷连续分布下的情况：

电荷在外电场中的能量：

Keywords:

E、U、W、p、e、k、

第二章静电场中的导体和电介质

2.1静电场中的导体

当一个带电体系中的电荷静止不动，从而场强分布不随时间发生变化时，这个带点体系就达到了静电平衡。

（对于导体，则反映在内部场强处处为0上）

1.导体是等势体，导体表面是等势面，导体表面电场线处处与其垂直。

2.导体内部无电荷（全在表面）

3.导体表面附近的场强分布

4.导体表面的曲率越大，电荷密度越大，越容易发生击穿现象。

对于内部不含电荷的导体空腔：

导体壳内表面没有电荷，导体空腔内没有电场。

（1）法拉第圆筒

（2）库仑定率的验证（3）范氏起电机

对于内部含有电荷的导体空腔：

内表面电荷与腔内电荷代数和为0

2.2电容与电容器

孤立导体电容的定义：

使导体提升单位电势所需要的电荷量

对于孤立导体球：

对于电容器（非孤立导体，且一者包围一者，或近似这种情况）：

常见的情况：

（1）平行板电容器

（2）同心球体电容器

（3）同轴圆柱形电容器：

电容器的串并联：

（1）并联C=C1+C2+……+Cn

（2）串联1/C=1/C1+1/C2+……+1/Cn

电容器的储能公式：

C也表现了电容器储能本领。

2.3电介质

电介质是绝缘介质，它们不导电。

把电介质板插入两极板间可以使电容降低。

这是由于极化产生了附加电场抵消了部分原有的电场。

极化方式：

无极分子的位移极化/极性分子的取向极化。

电极化强度：

（C/m^2）

极化电荷面密度：

退极化场，用极化电荷算，方法与正常的计算类似。

电极化率：

只与电介质本身的属性有关，

位移矢量D与有介质时的高斯定理：

（计算极化场强更为方便，对于未经极化的也适用）

2.4电场的能量和能量密度

由电容器的储能公式通过描述电场性质的E来表达：

由于有（场能密度）

第三章恒定电流

3.1电流的恒定条件与导电规律

产生电流的两大条件：

（1）存在可自由移动的电荷

（2）存在电场

导体中电流往往沿着电场的方向流动，由高电势到低电势。

单位时间流过导体任一横截面的电荷量为电流。

单位为A

电流密度矢量j——

恒定电流条件：

欧姆定律：

U=IR电阻单位为

电阻有线性和非线性之分，非线性的电阻阻值与工作条件有关。

此外可以定义电导和电导率，分别为和

欧姆定律的微分形式：

由

有（其特点在于对于缓慢变化的电流也适用）

电功率：

（也可以与上方类似写为密度形式）

3.2电源及其电动势

恒定电流线是闭合的，但仅有静电场不可能使其闭合，因此要形成恒流回路，必须要有非静电力，使电荷可以从电势低处返回电势高处。

提供非静电力的装置就是电源。

对于电源有：

充电放电

电源输出功率：

3.3简单电路

（1）串联电路

（2）并联电路

平衡电桥——注意等电势

电势差计——补偿原理

3.4复杂电路

基尔霍夫方程组

节点电流方程：

流入写减号，流出写加号，共有n-1个独立的方程。

回路电压方程组：

电势降低为正，电势升高为负，共m-n+1个方程可写

（方程多不易解）

3.5温差电现象

焦耳热是不可逆的，但是导体中也存在这一些可逆的热过程：

可称其为热电动势。

汤姆孙效应：

当金属棒的两端温度不一致时，棒内的电子会发生某种热扩散作用，形成一定的电动势（汤姆孙电动势），当其与非静电力方向相同时会不断从外界吸热，当其与非静电力方向相反时则向外放热。

（汤姆孙电动势只与材料和温度有关）

佩尔捷效应，由于两种金属材料内的自由电子密度不同，因此在其接触面附近会产生一个佩尔捷电动势，如果该电动势方向与电流方向相同则吸热，如果相反则放热。

（相当于充电和放电）

3.6电子发射与气体导电

电子发射需要逸出功

略

第四章恒定磁场

4.1磁的基本现象和基本规律

磁现象的本源——可以归结为运动的电荷

安培定律：

电流与电流之间的磁相互作用：

（这里的k和电场里的不是一个k！

！

）

电流元之间的相互作用不一定满足牛顿第三定律，但现实中孤立的恒定电流元是不存在的，电流往往是闭合回路的一个部分。

——毕奥-萨法尔定律

4.2载流回路的磁场

载流直导线

载流圆环

载流螺线管

载流圆盘

4.3磁场的“高斯定理”与安培环路定理

磁场的高斯定律：

（对于静止的磁场一定成立）

安培环路定理：

圆柱面

螺线管（忽略螺距后和无限长直版本的线圈一致）

4.4磁场对载流导线的作用

安培力：

（既是电流源在磁场中的受力规律，又是磁场强度的定义式）

运用此方法可以求出均匀载流线框在磁场中所受力矩情况：

定义磁矩：

可以类比于

线圈又两个平衡状态，分别为稳定平衡和不稳定平衡。

直流电动机——每转半圈电流反向，以使电机一直同方向旋转。

4.5带点粒子在磁场中的运动

洛伦兹力：

洛伦兹力永远不对粒子做功

安培力是洛伦兹力的宏观表示

带点粒子在磁场中的运动：

普遍情形是粒子在磁场中做螺旋运动（直线+圆周）。

利用粒子在磁场中的偏转可以测定比荷（汤姆孙法、磁聚焦法）

回旋加速器的基本原理与此相关

霍尔效应：

霍尔系数：

霍尔元件的应用：

测量磁场、测量电流强度、转换信号。

利用环形的磁约束装置可以约束等离子体。

第五章电磁感应和暂态过程

5.1电磁感应定律

两个基本定律——楞次定律、法拉第电磁感应定律

电磁感应现象——揭示了电与磁的相互转换关系

法拉第电磁感应的各种实验（略）

法拉第定律：

导体回路中的感应电动势的大小与穿过回路的感应电动势成正比。

（全磁通/磁链数）

楞次定律：

闭合回路中的感应电流方向，总是使得它激发出来的磁场来阻止感应电流的磁通量发生变化。

/感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因。

涡电流：

由于交变电流而在导体内部所引起的涡旋状感应电流。

应用：

变压器的硅钢片

趋肤效应：

因为涡电流造成的在交流电情形下导线内电流趋向于在接近表面处传播的情况。

5.2动生电动势和感生电动势

依照于引起磁通量变化的原因的不同，把电磁感应现象分为两类。

一．在恒定磁场中运动着的导体内产生感应电动势——动生电动势

二．导体不动，因为磁场变化而产生的感应电动势——感生电动势

动生电动势：

由于运动导体中的电子具有两方面的速度，因此总的来说洛伦兹力没有对其做功。

交流发电机原理：

感生电动势：

变化的磁场会在其周围激发感生电场，其迫使导体内的电荷移动从而引起感应电动势。

静电场的环路定理是上式的一种特殊形式。

（静电场中一切物理量不随时间变化）

5.3互感与自感

互感系数：

一个线圈中的互感电动势不仅与另一线圈中的电流改变快慢有关，还和两个线圈的结构以及相对位置有关。

实验和理论可以证明

（可以依靠上面两式来计算互感）

自感系数：

当一个线圈中的电流变化时通过其自身的电流也在发生变化，使线圈本身产生自感电动势。

对于无漏磁的情况下

两个线圈串联的自感系数：

顺接反接

自感磁能和互感磁能

自感磁能：

互感磁能：

（改为I1I2）

（注意：

自感磁能一定为正，互感可能为负）

5.4暂态过程

LR电路的暂态过程接通电源情形：

短接情形：

RC电路的暂态过程充电：

放电：

RLC电路的暂态过程:

微分方程：

根据积分表，其解与阻尼度有关。

自由振荡

阻尼振荡

此外等于1时为临界阻尼，用时最短。

大于1时为过阻尼，放电更为缓慢。

5.5灵敏电流计和冲击电流计

第六章磁介质

6.1分子电流观点

分子电流观点即安培的分子电流假说

当加有外磁场时分子磁针的方向发生变化，产生与外磁场方向相同的磁化场

类比于电极化现象，也有

设每个分子电流环的面积a，电流大小I🈶

有：

定义磁场强度矢量：

6.2等效磁核观点

6.3介质的磁化规律

顺磁性：

>

抗磁性：

<

铁磁性：

磁化的磁场可以特别大，并且得以保持。

6.4边界条件磁路定理

（1）在边界面两侧的磁感应强度法向方向是连续的。

（2）在边界面两侧的磁场强度在切线方向的分量是连续的。

当一边真空一边为铁磁子时～90度～0度所以很少漏磁

磁路定理：

把铁磁介质中的磁场类比于电路中的电流。

磁屏蔽——运用铁壳一层层将外部磁场屏蔽。

6.5磁场的能量和密度

第七章交流电

7.1交流电概述

（1）任何非简谐形式的交流电都可以分解成一系列频率不同的简谐成分

（2）不同频率的成分在线性电路中彼此独立、互不干扰

描述简谐交流电的特征量：

频率、角频率（角速度）、峰值、有效值、相位

7.2交流电路中的元件

交流电讨论的仍然是电路中电压与电流的关系，但其之间除了数值上的关系还有相位关系。

阻抗反映数值关系，相位差反映相位关系。

电阻元件：

Z=R

电容元件：

（用电容器两端的推导）U落后

电感元件：

由U超前

在交流电路中有效值仍可使用欧姆定律计算，但对于瞬时值则不可以。

7.3元件的串并联

寻找一个共用的量为参照（串电压，并电流）然后利用矢量图求解。

串并联电路的应用：

（1）电容旁路，减少交流电电压的降落

（2）RC移相电路

（3）滤波电路（高通/低通）RC电路，C输出为低通，R输出为高通。

7.4交流电路的复数解法

写成复数形式则一切欧姆及其衍生公式都可用。

7.5交流电的频率

有功电流与无功电流

电流向平行U的方向的分量为有功电流，向垂直方向的分量是无功电流。

视在功率和无功功率

S=UI为