大学物理第四章电磁学基础

包括静电场、静磁场、电磁感应等全部内容。电荷库仑定律：电荷间的互相作用—库仑定律、电荷的相对论不变性、电荷守恒定律：对一个与外界没有电荷交换的系统，其内部正、负电荷的代数和保持不变。

电磁学基础

• 静电场
  • 真空中的静电场
    • 电荷 库仑定律
      • 电荷
        • 种类
          • 同种相斥 异种相吸
        • 电量
          • 带电体所带电荷的多少
          • 电子带有最小负电荷
          • 基元电荷：最小负电荷的量 e=1.602×10-19C(库伦)
        • 电荷的量子化
          • 电荷只能取离散的、不连续的量值的性质 （带电量都是e的整数倍）
        • 电荷守恒定律
          • 对一个与外界没有电荷交换的系统，其内部正、负电荷的代数和保持不变
        • 电荷的相对论不变性
          • 电荷的电量与它的运动状态无关。
      • 电荷间的互相作用—库仑定律
        • F21为q2受到q1的库仑力 e21为施力电荷指向受力电荷的单位向量
    • 电场强度矢量
      • 电场强度矢量
        • 电场强度
          • E=F/q0（E与qo无关）
            • 矢量 单位：N/C
      • 电场强度叠加原理
        • 点电荷系中任一点的总场强=各个点电荷单独存在时产生的电场在该点场强的矢量叠加
        • 电偶极子
      • 电场线
        • 曲线的切线方向表示了场强的方向
        • 曲线的疏密表示了场强的大小
    • 电通量 真空中的高斯定理
      • 电通量
        • 把电场中穿过任意曲面的电场线的条数
      • 真空中的高斯定理
        • 真空中，通过任意闭合曲面S的电通量=该曲面所包围的电荷的电量代数和除以∈o
    • 静电场的环路定理 电势
      • 电势（静电场描述之二 标量场）
        • 电势能
        • 电势与电势差
      • 电场强度与电势的关系
        • 关系
        • 等势面
          • 电场中电势相同的电组成的曲面
          • 等势面与电场线处处正交(垂直)， 且场强总是指向等势面的电势降低方向
  • 有导体存在时的静电场
    • 导体的静电平衡
      • 状态
        • 导体内部和表面上任何一部分都没有宏观电荷运动
      • 条件
        • 导体内部场强处处为零，即导体是等势体
        • 导体表面紧邻处的场强垂直于导体表面， 即导体表面是一个等势面
    • 静电平衡导体上的电荷分布与电场的定性分析
      • 实心导体的电荷分布在表面
        • 接地效应
          • 导体接地时表面各处均不再有静电荷
        • 静电感应现象
        • 尖端放电现象
          • 尖端处电荷密度极高，其周围电场强度特别强，可以使附近的空气发生电离。 这种时的空气被击穿而产生的放点现象称为尖端放电。
      • 空腔导体上的电荷分布
        • 导体腔内无电菏时的电荷分布
          • 空腔导体内表面上处处无净电荷，整个空腔导体(包括空腔)是一个等势体
        • 导体腔内有电菏时的电荷分布
          • 当空腔内有电荷+q时，内表面因静电感应出现等值异号的电荷-q，外表面增加感应电荷+q
            • 电荷守恒
        • 静电屏蔽现象
          • 将空腔导体接地，可以屏蔽内部电场
    • 电容 电容器
      • 电容
        • C=Q/U
        • 单位：1F=1C/V
      • 电容器
        • 两个能够带有等值异号电荷的导体所组成的系统
        • 其电容是两极板中任意一个极板所带的电量Q与两极板间电势差的比值
          • C=Q/△U
        • 其电容只与两极板的尺寸、形状及其相对位置有关
  • 有电介质存在时的静电场
    • 电介质的极化
      • 电介质：几乎不存在自由电子
        • 无极性分子-位移极化
        • 有极性分子-取向极化
    • 有电介质存在时的静电场
      • 电介质对静电场的影响
        • 介质的相对介电常数：反映电介质的种类和状态的大于1的数
      • 有介质时的高斯定理
        • 在有电解质存在时的静电场中，同感任意闭合曲面的电位移通量=该曲面包围的自由电荷的代数和
    • 静电场的能量
      • 电容器的能量
        • We=1/2C(△U)(△U)
      • 静电场能量
        • 电场能量密度：We=1/2DE
        • 电场总能量
• 静磁场
  • 真空中的静磁场
    • 磁场与磁感应强度
      • 磁感应强度矢量B
        • 可根据运动电荷q在磁场中受到的磁力情况来描述磁场的大小和方向
        • 国际单位：T
      • 磁感应线
        • 切线方向：B的方向 疏密：B的大小
        • 没有起点和终点的闭合曲线
        • 任意两条磁感应线在空间不相交
        • 磁感应线方向与电流方向遵守右螺旋法则
    • 磁通量 磁场的高斯定理
      • 磁通量
        • 穿过任意曲面S的磁感应线条数
      • 静磁场的高斯定理
        • 磁场中通过任意闭合曲面的磁通量一定为零。
    • 电流的磁场 毕奥-萨伐尔定律
      • 电流密度矢量
        • 电流强度I
          • 单位时间通过导体某一横截面的电量
          • 方向：正电荷运动的方向 单位：A 1A=1C/s
        • 电流密度j
          • 矢量
          • 方向：该点正电荷运动方向 大小：通过该点的单位垂直截面上的电流强度 j=dI/dS
      • 电流元的磁场—毕奥-萨伐尔定律
        • 电流元磁场公式
    • 稳恒磁场中的安培环路定理
      • 安培环路定理
        • 对恒定磁场中，磁感应强度B沿任意闭合路径的线积分(B的环流)=穿过该环路的所有电流的代数和的u0倍
      • 利用安培环路定理求磁场分布
    • 磁场对运动电荷和电流的作用
      • 磁场对运动电荷的作用
        • 洛伦兹力
          • Fm=qv×B
          • 不对带电粒子做功
            • 只能改变粒子速度的方向， 而无法改变粒子速度的大小
        • 霍尔效应
          • 将通有纵向电流I的一宽度为h、厚度为b的金属板放在垂直于版面的磁场中， 在金属板的横向两侧面会出现电势差。
      • 磁场对电流的作用
        • 安培力
          • 载流导线受到的磁力
          • 同向的两平行直导线电流互相吸引， 反向则互相排斥。
        • 电流的单位“安培”的定义
        • 磁场对平面截流线圈的作用
          • 磁偶极矩(磁矩)
            • p(m)=ISe(n)
            • 单位 A•m2
  • 有磁介质存在时的静磁场
    • 磁介质
      • 一切能够磁化的物质
      • 分类
        • 顺磁质(增强)
        • 抗磁质(减弱)
        • 铁磁质
• 电磁感应与电磁波
  • 电源和电动势
    • 电源
      • 不断提供非静电力的装置
    • 电动势
      • 把单位正电荷从负极经电源内部移至正极的过程中非静电力所做的功
      • 标量
        • 单位：V 方向：电源内部电势升高的方向 （从负极指向正极）
  • 法拉第电磁感应定律
    • 电磁感应现象
      • 当穿过一个闭合回路所围面积的磁通量发生变化时，回路中就会产生电流
    • 感应电流
      • 回路中出现的电流
    • 感应电动势
      • 由于穿过回路所包围面积的磁通量变化而引起的电动势
    • 法拉第电磁感应定律
      • 回路中感应电动势=穿过回路所围面积的磁通量随时间的变化率的负值
  • 楞次定律
    • 闭合导体回路中感应电流的方向，总是使得它所激发的磁场去阻止回路磁通量的变化
  • 动生电动势
    • 导体在磁场中运动产生的感应电动势
  • 感生电动势
    • 由于空间磁场变化引起的感应电动势
    • 感生电场：随磁场变化而存在的电场
      • 感生电场与静电场 的区别
        • 共同点：对电荷都有作用力
        • 不同点：静电场由电荷激发；感生电场由变化的磁场激发 静电场的电场线不闭合，是保守场；感生电场的电场线是闭合曲线，是非保守场