电磁学

电磁学：库仑定律：在真空中两个静止的点电荷q1与q2之间的相互作用力的大小和他们之间的乘积成正比，和它们之间距离r的平方成反比；作用力的方向沿着它们的连线，同号电荷相斥，异号电荷相吸。

电磁学

• 静电场
  • 电荷及其性质
    • 电荷是实物粒子的一种属性，描述了实物粒子的电性质
    • 物体带电的本质是两种物体间发生了电子的转移
    • 电荷量：物体所带电荷数量的多少
      • 常用Q或q表示，单位库仑，符号C
      • 电荷具有量子性
    • 静电感应
    • 电荷守恒定律
  • 库仑定律
    • 在真空中两个静止的点电荷q1与q2之间的相互作用力的大小和他们之间的乘积成正比，和它们之间距离r的平方成反比；作用力的方向沿着它们的连线，同号电荷相斥，异号电荷相吸。
  • 电场和电场强度
    • 场的提出
      • 电场：电荷周围存在着一种特殊物质。
      • 物质性
        • 动量
        • 能量
    • 电场强度
      • 场源强度
        • 产生电场的点电荷、点电荷系、带电体
      • 定义
        • E=F/q
  • 高斯定理
    • 点电荷q被任意球面包围，设q>0,场具有球对称性
    • 点电荷q被任意曲面包围
    • 闭合曲面不包围点电荷
      • 穿进曲面的电场线条数等于穿出曲面的电场线条数。
    • 空间有点电荷系q1,q2...qn,求穿过空间任意封闭曲面S的电通量。
      • 曲面上各点处的电场强度
        • 包括S内、S外，所有电荷的贡献
      • 穿过S的电通量
        • 只有S内的电荷对穿过S的电通量有贡献。
    • 利用高斯定理求解某些对称分布的静电场
      • 求解条件
        • 高斯面上的电场强度大小处处相等
        • 面积元dS的法线方向与该处的电场强度的方向一致
  • 电势及其梯度
    • 静电场的环路定理
      • 静电力的功
        • 静电力做功只与检验电荷起点，终点的位置有关，与所通过的路径无关
      • 环路定理
        • 由静电力做功只与检验电荷起点、终点的位置有关，与所通过的路径无关
    • 电势
      • 电场中a点的电势，在数值上等于把单位正电荷从a点移至势能的零点处电场力所作的功
    • 电势差
      • 静电场中某点的场强等于该点电势梯度的负值
    • 电势的计算
      • 场强积分法
      • 叠加法
    • 电场强度与电势的关系
      • 电场中某一点的电场强度沿任一方向的分量等于这一点的电势沿该方向的方向导数的负值
  • 带电体系的静电能
    • 点电荷之间的相互作用能
    • 电荷连续分布情形的静电能
• 静电场中的导体及其电介质
  • 导体的静电平衡性质
    • 静电感应
      • 在外电场影响下，导体表面不同部分出现正负电荷的现象
    • 静电平衡
      • 导体内部和表面没有电荷的宏观定向运动
  • 带电导体表面附近的场强
    • 处于静电平衡的导体，其表面上各点的电荷密度与表面邻近处场强的大小成正比。
    • 静电平衡下的孤立导体，其表面处面电荷密度与该表面曲率有关。
  • 电容和电容器
    • 孤立导体的电容
      • 电容：孤立导体所带电量q与其电势U的比值
    • 电容器及其电容
      • 电容器
      • 电容
        • 极板电量q与极板间电势差Uab之比
    • 电容器的连接
      • 串联
        • 等效电容器的等效电容的倒数等于各电容的倒数之和。
      • 并联
        • 等效电容器的等效 电容等于各个电容器电容之和。
    • 电介质
      • 电阻率很大，导电能力很差的物质，及绝缘体。
      • 分子中的正负电荷束缚的很紧，介质内部几乎没有自由电荷。
    • 电介质的极化
      • 无极分子
        • 不存在固有分子电偶极矩
      • 有极分子
        • 存在固有电偶极矩
      • 电介质极化
        • 无极分子的位移极化
        • 有极分子的转向极化
    • 电极化强度矢量
      • 电极化强度
        • P=χeε0E
      • 电极化强度矢量与极化电荷的关系
    • 电介质中的场强
      • 总场＝外场＋极化电荷附加电场
  • 电介质中的高斯定理 电位移D
    • 电位移矢量D
      • D=ε0εrE
    • 有介质时的高斯定理
• 恒定电流
  • 电流的恒定条件和导电规律
    • 电流 电流密度矢量
      • 电流
        • 单位时间内通过导体任一横截面的电荷量
      • 电流密度是一个矢量，这矢量在导体中各点的方向代表该点电流的方向，其数值等于通过该点单位垂直截面的电流
      • dI=j.dS
    • 电流的连续方程 恒定条件
      • 电荷的分布不随时间变化
      • 电流线连续地穿过闭合曲线所包围的体积
      • 闭合曲线
    • 欧姆定律 电阻 电阻率
      • 电导 G=1÷R
      • 电阻率 R=ρ（l÷s）
      • 电导率 σ=1/ρ
      • 欧姆定律的微分形式 J=σE
    • 电功率 焦耳定律
      • 电功率 电场在单位时间内所做的功
      • 电功率等于电路两端的电压和通过的电流的乘积
    • 金属导电的经典微观解释
  • 电源及其电动势
    • 非静电力
      • 负极指向正极 K
        • 电流是静电力和非静电力共同作用的结果
    • 电动势
      • 把单位正电荷从负极通过电源内部移到正极时，非静电力所做的功
      • ε=∫K dl
    • 电源的路端电压
      • 放电
        • U=ε－Ir
      • 充电
        • U=ε＋Ir
    • 闭合回路的电流和输出功率
      • 最大输出功率 R=r
• 麦克斯韦电磁理论和电磁波
  • 麦克斯韦电磁理论
    • 假说
      • 位移电流
      • 涡旋电场
    • 麦克斯韦方程组
      • ∯sD·dS=q0
      • ∯sB·dS=0
      • ∮l H.·dl=I0+∬ ·δD/δt.dS
      • • ∮l E.dl=-∬ δB/δt.·dS
  • 电磁波
    • 电磁波的产生和传播
    • 电磁波的性质
    • 光的电磁理论
• 磁介质
  • 分子电流观点
    • 磁介质的磁化
    • 磁介质内的磁感应强度B
      • 对于无穷长的棒，l↪无穷，l/d↪无穷，B'=μ0M, B=B0＋μ0M
      • 对于很薄的磁介质片，l/d≈0, B'≈0, B≈B0
    • 磁场强度矢量H与有磁介质时的安培环路定理和高斯定理
      • 磁场强度矢量H
      • 真空中，M=0,B=μ0H
      • ∫H. dl=∑I
  • 介质的磁化规律
    • 磁化率和磁导率
      • M=χmH
      • B=μμ0H
      • 真空，M=0,χm=0, u=1, B=μ0H
    • 顺磁质和抗磁质
      • 顺磁质μ＞1，χm＞0
      • 抗磁质μ＜1，χm＜0
    • 铁磁质的磁化规律
      • 起始磁化曲线
      • 磁滞回线
    • 磁滞损耗
    • 铁磁质的分类
      • 软磁材料
      • 硬磁材料
  • 磁场的能量和能量密度
    • 磁能密度
    • w=1/2 B.H
• 电磁感应和暂态过程
  • 电磁感应定律
    • 法拉第定律
      • 导体回路中感应电动势的大小与穿过回路的磁通量的变化率成正比
      • ε=-dφ/dt
    • 楞次定律
      • 闭合回路中感应电流的方向，总是使得它所激发的磁场来阻止引起感应电流的磁通量变化
    • 涡电流和电磁阻尼
      • 涡流损耗
  • 动生电动势和感生电动势
    • 动生电动势
      • 非静电力就是作用在单位正电荷上的洛伦兹力
      • ε=∫（V×B）.dl
    • 交流发电机原理
    • 感生电动势 涡旋电场
    • 电子感应加速器
  • 互感和自感
    • 互感系数
    • 自感系数
    • 自感磁能和互感磁能
  • 暂态过程
    • LR电路
    • RC电路
• 恒定磁场
  • 磁的基本现象和基本规律
    • 磁场
      • 安培分子环流假说
    • 安培定律
      • dF=kI1I2dL2×（dL1×e12）/r12^2
    • 电流强度单位
      • k=μ0/4π
    • 磁感应强度矢量B
      • 单位 N/（A m） 特斯拉 高斯
  • 载流回路的的磁场
    • 毕奥萨伐尔定律
      • B=μ0/4π ∫Idl× er/r^2
      • B=μ0I/2πr0
    • 载流直导线的磁场
    • 载流圆线圈轴线上的磁场
      • 圆心处 r=0
        • B=μ0I/2R
      • r远大于R
        • B=μ0R^2I/2r^3
    • 载流螺线管中的磁场
      • 无限长螺管L↪无穷，β1↪0，β2↪π， B=μ0nI
      • 半无限长螺线管的一端，β1=0，β2=π/2或β1=π/2，β2=π B=μ0nI/2
  • 磁场中的高斯定理与安培环路定理
    • 磁场中的高斯定理
      • 磁感应通量
        • 单位 韦伯
    • 安培环路定理
      • 磁感应强度沿任何闭合环路L的线积分，等于穿过这环路所有电流强度的代数和的μ0倍
  • 磁场对载流导线的作用
    • 安培力
    • 平行无限长直导线间的相互作用
    • 矩形载流线圈在均匀磁场中所受的力矩
    • 载流线圈的磁矩
      • m=ISe L=m×B
  • 带电粒子在磁场中的运动
    • 洛伦兹力
      • F=qv×B
    • 带电粒子在均匀磁场中的运动
    • 比荷的测定
    • 回旋加速器的基本原理
      • 霍尔系数
    • 霍尔效应
    • 等离子体的磁约束