物理电磁学的多疑问词标题:电磁学究竟涉及哪些基本概念、原理和应用?
电磁学是物理学的一个重要分支,涉及到许多基本概念、原理和应用。下面是关于电磁学的一些基本概念、原理和应用的详细介绍:
1.电荷:电磁学的基本概念之一是电荷。
电荷是物质的一种属性,可以是正电荷或负电荷。
同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
2.电场:电荷周围存在着电场,电场是描述电荷对周围空间的影响的物理量。电场受到电荷的影响而产生,可以通过电场线来表示。
3.电场力:电场对电荷施加力,这个力称为电场力。电场力的大小与电荷的大小和电场强度有关。
4.电流:电流是电荷的运动形式,电荷在导体中流动时形成电流。电流的单位是安培(A)。
5.磁场:电流产生磁场,磁场是描述磁力对周围空间的影响的物理量。磁场可以通过磁力线来表示。
6.磁场力:磁场对运动中的电荷或磁铁施加力,这个力称为磁场力。磁场力的大小与电流的大小和磁场强度有关。
7.法拉第电磁感应定律:法拉第电磁感应定律是电磁学的重要原理之一,它描述了磁场变化产生感应电动势的现象。根据法拉第电磁感应定律,当磁通量变化时,会在电路中产生感应电动势。
8.安培环路定理:安培环路定理是描述电流和磁场之间相互作用的重要原理。根据安培环路定理,电流产生的磁场会影响电路中的电流分布。
9.麦克斯韦方程组:麦克斯韦方程组是电磁学的基本方程,描述了电场和磁场之间的关系。它由四个方程组成,包括高斯定律、法拉第电磁感应定律、安培环路定理和法拉第电磁感应定律的积分形式。
10.电磁波:电磁波是由电场和磁场交替变化而产生的波动现象。电磁波包括可见光、射线、无线电波等。
11.应用:电磁学的应用非常广泛。
它在通信、电力、电子技术、医学等领域都有重要的应用。
例如,无线通信技术利用电磁波传输信息,电力系统利用电磁感应原理进行能量传输,医学影像技术利用电磁波进行诊断。
总结起来,电磁学涉及的基本概念包括电荷、电场、电流、磁场等,原理包括法拉第电磁感应定律、安培环路定理、麦克斯韦方程组等,应用包括通信、电力、医学等领域。电磁学的研究不仅深化了对自然界的认识,也推动了科技的发展。
物理电磁学知识点总结
电磁学是物理学的一个分支,起源于近代。
广义的电磁学可以说是包含电学和磁学,但狭义来说是一门探讨电性与磁性交互关系的学科。
下面是我为你整理的物理电磁学知识点,一起来看看吧。
物理电磁学知识点
一、磁现象
最早的指南针叫司南。
磁性:磁体能够吸收钢铁一类的物质。
磁极:磁体上磁性最强的部分叫磁极。
磁体两端的磁性最强,中间最弱。
水平面自由转动的磁体,静止时指南的磁极叫南极(S极),指北的磁极叫北极(N极)。
磁极间的作用规律:同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引。一个永磁体分成多部分后,每一部分仍存在两个磁极。
磁化:使原来没有磁性的物体获得磁性的过程。
钢和软铁的磁化:软铁被磁化后,磁性容易消失,称为软磁材料。
钢被磁化后,磁性能长期保持,称为硬磁性材料。
所以制造永磁体使用钢,制造电磁铁的铁芯使用软铁。
磁铁之所以吸引铁钉是因为铁钉被磁化后,铁钉与磁铁的接触部分间形成异名磁极,异名磁极相互吸引的结果。
物体是否具有磁性的判断方法:
①根据磁体的吸铁性判断。
②根据磁体的指向性判断。
③根据磁体相互作用规律判断。
④根据磁极的磁性最强判断。磁性材料在现代生活中已经得到广泛应用,音像磁带、计算机软盘上的磁性材料就具有硬磁性。
二、磁场
磁场:磁体周围存在着的物质,它是一种看不见、摸不着的特殊物质。
磁场看不见、摸不着我们可以根据它对其他物体的作用来认识它。
这里使用的是转换法。
(认识电流也运用了这种方法。
)。
磁场对放入其中的磁体产生力的作用。磁极间的相互作用是通过磁场而发生的。
磁场的方向规定:在磁场中的某一点,小磁针静止时北极所指的方向,就是该点磁场的方向。
磁感线:在磁场中画一些有方向的曲线。
任何一点的曲线方向都跟放在该点的磁针北极所指的方向一致。
磁感线的方向:在用磁感线描述磁场时,磁感线都是从磁体的N极出发,回到磁体的S极。
说明:
①磁感线是为了直观、形象地描述磁场而引入的带方向的曲线,不是客观存在的。但磁场客观存在.
雀滑消②磁感线是封闭的曲线。
③磁感线的疏密程度表示磁场的强弱。
④磁感线立体的分布在磁体周围,而不是平面的。
⑤磁感线不相交。
地磁场:在地球周围的空间里存在的磁场,磁针指南北是因为受到地磁场的作用。
地磁极:地磁场的北极在地理的南极附近,地磁场的南极在地理的北极附近。
磁偏角让塌:地理的两极和地磁的两极并不不重合,这个现象最先由我国宋代的沈括发现。
三、电生磁
电流的磁效应通电导线的周围存在磁场,磁场的方向跟电流的方向有关,这种现象称为电流的磁效应。
该现象在1820年被丹麦的物理学家奥斯特发现。
奥斯特是世界上第一个发现电与磁之间有联系的人。
通电螺线管的磁场通电螺线管的磁场和条形磁铁的顷知磁场一样。其两端的极性跟电流方向有关,电流方向与磁极间的关系可由安培定则来判断。
安培定则:用右手握螺线管,让四指指向螺线管中电流的方向,则大拇指所指的那端就是螺线管的N极。
四、电磁铁
电磁铁在螺线管内插入软铁芯,当有电流通过时有磁性,没有电流时就失去磁性。这种磁体叫做电磁铁。
工作原理:电流的磁效应。
影响电磁铁磁性强弱的因素:电流越大,电磁铁的磁性越强;线圈匝数越多,电磁铁的磁性越强;插入铁芯,电磁铁的磁性会更强。
特点:其磁性的有无可由通断电流来控制;其磁极方向可以通过改变电流方向来改变;其磁性强弱与电流大小、线圈匝数、有无铁芯有关。
电磁铁的应用:电磁起重机、电磁继电器。
五、电磁继电器、扬声器
电磁继电器是利用低电压、弱电流电路的通断,来间接地控制高电压、强电流电路的装置。
电磁继电器:实质是由电磁铁控制的开关。应用:用低电压弱电流控制高电压强电流,进行远距离操作和自动控制。
扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置。它主要由永久磁体、线圈和锥形纸盆组成。
六、电动机
磁场对通电导线的作用通电导线在磁场中要受到力的作用,力的方向跟电流的方向、磁感线的方向都有关系。当电流的方向或者磁感线的方向变得相反时,通电导线受力的方向也变得相反。
电动机主要由转子和定子组成。
电动机是利用通电线圈在磁场里受力而转动的原理制成的。
电动机在工作时,线圈转到平衡位置的瞬间,线圈中的电流断开,但由于线圈的惯性,线圈还可以继续转动,转过此位置后,线圈中的电流方向靠换向器的作用而发生改变。
电动机工作时,把电能转化为机械能。电动机构造简单控制方便、体积小、效率高、功率可大可小。
七、磁生电
电磁感应由于导体在磁场中运动而产生电流的现象,叫做电磁感应现象,产生的电流叫做感应电流。
英国物理学家法拉第于1831年发现了利用磁场产生电流的条件和规律。
产生感应电流的条件:闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线的运动。
导体中感应电流的方向:跟导体运动的方向和磁感线的方向有关。
发电机主要由转子和定子组成。
发电机的工作原理:电磁感应现象。
发电机在发电的过程中,把机械能转化为电能。
方向不断变化的电流叫交变电流,简称交流(AC)。
我国电网以交流供电,频率是50Hz,周期0.02s,电流方向1s改变100次。
电磁学物理发展
电磁波的发现由于历史上的原因(最早,磁曾被认为是与电独立无关的现象),同时也由于磁学本身的发展和应用,如近代磁性材料和磁学技术的发展,新的磁效应和磁现象的发现和应用等等,使得磁学的内容不断扩大,而磁学在实际上也就作为一门和电学相平行的学科来研究。
麦克斯韦电磁理论的重大意义,不仅在于这个理论支配着一切宏观电磁现象(包括静电、稳恒磁场、电磁感应、电路、电磁波等等),而且在于它将光学现象统一在这个理论框架之内,深刻地影响着人们认识物质世界的思想。
和电磁学密切相关的是经典电动力学,两者在内容上并没有原则的区别。
一般说来,电磁学偏重于电磁现象的实验研究,从广泛的电磁现象研究中归纳出电磁学的基本规律;经典电动力学则偏重于理论方面,它以麦克斯韦方程组和洛伦兹力为基础,研究电磁场分布,电磁波的激发、辐射和传播,以及带电粒子与电磁场的相互作用等电磁问题,也可以说,广义的电磁学包含了经典电动力学。
关于相对论和量子理论对电磁学发展的影响,见相对论电动力学、量子电动力学。
麦克斯韦《电磁论》发表后,由于理论难懂,无实验验证,在相当长的一段时间里并未受到重视和普遍承认。
1879年,柏林科学院设立了有奖征文,要求证明以下三个假设:①如果位移电流存在,必定会产生磁效应;②变化的磁力必定会使绝缘体介质产生位移电流;③在空气或真空中,上述两个假设同样成立。
这次征文成为赫兹进行电磁波实验的先导。
1885年,赫兹利用一个具有初级和次级两个绕组的振荡线圈进行实验,偶然发现:当初级线圈中输入一个脉冲电流时,次级绕组两端的狭缝中间便产生电火花,,赫兹立刻想到,这可能是一种电磁共振现象。既然初级线圈的振荡电流能够激起次级线圈的电火花,那么它就能在邻近介质中产生振荡的位移电流,这个位移电流又会反过来影响次级绕组的电火花发生的强弱变化。
1886年,赫兹设计了一种直线型开放振荡器留有间隙的环状导线C作为感应器,放在直线振荡器AB附近,当将脉冲电流输入AB并在间隙产生火花时,在C的间隙也产生火花。实际这就是电磁波的产生、传播和接收。
证明电磁波和光波的一致性:1888年3月赫兹对电磁波的速度进行了测定,并在论文《论空气中的电磁波和它们的反射》介绍了测定方法:赫兹利用电磁波形成的驻波测定相邻两个波节间的距离(半波长),再结合振动器的频率计算出电磁波的速度。
他在一个大屋子的一面墙上钉了一块铅皮,用来反射电磁波以形成驻波。
在相距13米的地方用一个支流振动器作为波源。
用一个感应线圈作为检验器,沿驻波方向前后移动,在波节处检验器不产生火花,在波腹处产生的火花最强。
用这个方法测出两波节之间的长度,从而确定电磁波的速度等于光速。
1887年又设计了“感应平衡器”:即将1886年的装置一侧放置了一块金属板D,然后将C调远使间隙不出现火花,再将金属板D向AB和C方向移动,C的间隙又出现电火花。
这是因为D中感应出来的振荡电流产生一个附加电磁场作用于C,当D靠近时,C的平衡遭到破坏。
这一实验说明:振荡器AB使附近的介质交替极化而形成变化的位移电流,这种位移电流又影响“感应平衡器C”的平衡状态。
使C出现电火花。
当D靠近C时,平衡状态再次被破坏,C再次出现火花。
从而证明了“位移电流”的存在。
赫兹又用金属面使电磁波做45°角的反射;用金属凹面镜使电磁波聚焦;用金属栅使电磁波发生偏振;以及用非金属材料制成的大棱镜使电磁波发生折射等。
从而证明麦克斯韦光的电磁理论的正确性。
至此麦克斯韦电磁场理论才被人们承认。
麦克斯韦因此被人们公认是“自牛顿以后世界上最伟大的数学物理学家”。
至此由法拉第开创,麦克斯韦建立,赫兹验证的电磁场理论向全世界宣告了它的胜利。
电磁学创始任务
麦克斯韦是19世纪伟大的英国物理学家,经典电动力学的创始人,统计物理学的奠基人之一。
麦克斯韦1831年6月13日出生于爱丁堡。
16岁时进入爱丁堡大学,三年后转入剑桥大学学习数学,1854年毕业并留校任教,两年后到苏格兰的马里沙耳学院任自然哲学教授,1860年到伦敦国王学院任教,1871年受聘筹建剑桥大学卡文迪什实验室,并任第一任主任。
1879年11月5日在剑桥逝世。
麦克斯韦集成并发展了法拉第关于电磁相互作用的思想,并于1865年发表了著名的《电磁场动力学理论》的论文,将所有电磁现象概括为一组偏微分方程组,预言了电磁波的存在,并确认光也是一种电磁波,从而创立了经典电动力学。麦克斯韦还在气体运动理论、光学、热力学、弹性理论等方面有重要贡献。
电磁学概述
研究电荷,电流产生电场,磁场的规律,电场和磁场相互联系;
电磁场对电荷,电流的作用,电磁场对物质的各种效应;
电磁波的产生与传播.
电磁场裤誉中是一种特殊的物质
物质的电结构是物质的基本组成形式;
电磁场是物质世界的重要组成部分;
电磁作用是物质的基本相互作用.
研究电磁运动现象及其规律
电磁学的应用
渗透到物理学的各个领域;
研究化学,生物学的重要基础;
科学技术的理论基石.
力学,声学,光学,固体物理,半导体物理,光电子学,激光物理,量子物理,地球物理,天体物理……
电化学,量子化学,生物电,参量探测……
电机,电器,电气,通信,雷达,电脑,电测……
电磁学概述
大量实验事实表明,物体间的相互作用不是超距作用,而是由场传递的.电磁力就是由电磁场传递的.正是胡山场与实物间的相互作用,才导致实物间的相互作用.电磁学:研究物质间电磁相互作用,研究电磁场的产生,变化和运动的规律.
关于电磁现象的观察记录
公元前约585年希腊学者泰勒斯观察到用布摩擦过的琥珀能吸引轻微物体."电"(electricity)这个词就是来源于希腊文琥珀.
我国,战国时期《韩非子》中有关"司南"的记载;《吕氏春秋》中有关"慈石召铁"的记载东汉时期王充所著《论衡》一书记有"顿牟缀芥,磁石引针"字句
电和磁现象的系统研究
英国威廉·吉尔伯特在1600年出版的《论磁,磁体和地球作为一个巨大的磁体》一书中描述虚山了对电现象所做的研究,把琥珀,金刚石,蓝宝石,硫磺,树脂等物质摩擦后会吸引轻小物体的作用称为"电性",也正是他创造了"电"这个词.吉尔伯特第一次明确区分了以前常被人混在一起的电和磁这两种吸引.他指出这两种吸引之间有深刻的差异.
电磁现象的定量研究
从1785年库仑定律的建立开始,其后通过泊松,高斯等人的研究形成了静电场(以及静磁场)的(超距作用)理论.伽伐尼于1786年发现了电流,后经伏特,欧姆,法拉第等人发现了关于电流的定律.1820年奥斯特发现了电流的磁效应,一两年内,毕奥,萨伐尔,安培,拉普拉斯等作了进一步定量的研究.1831年法拉第发现了有名的电磁感应现象,并提出了场和力线的概念,进一步揭示了电与磁的联系.在这样的基础上,麦克斯韦集前人之大成,再加上他极富创见的关于感应电场和位移电流的假说,建立了以一套方程组为基础的完整的宏观的电磁场理论.
电磁学内容按性质来分,主要包括"场"和"路"两部分.大学物理偏重于从"场"的观点来进行阐述."场"不同于实物物质,它具有空间分布,但同样具有质量,能量和动量,对矢量场(包括静电场和磁场)的描述通常用到"通量"和"环流"两个概念及相应的通量定理和环路定理.
静电场相对于观察者静止的电荷所激发的电场.
第一节电荷的量子化电荷守恒定律
电荷的种类(极性)
1.带电
用摩擦或其它方法可使物体带电.
2.电荷的概念
把带电体所带的电称为电荷.
3.正电荷和负电荷
电荷有两种:正电,负电.1750年,美国物理学家富兰克林(B.FrankLin)首先命名.
同性电荷相斥,异性电荷相吸.
带电体所带电荷的多少叫电量.单位:库仑(C).
4.物质的电结构理论
物质由原子组成,原子由原子核和核外电子组成,原子核又由中子和质子组成.中子不带电,质子带正电,电子带负电.质子数和中子数相等,原子呈电中性.电荷是实物粒子的一种属性,它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.即一物体失去电子带正电,另一物体得到电子带负电.
二,电荷的量子性
1.实验证明,在自然界中,电荷总是以一个基本单元的整数倍出现,
即n为1,2,3,……
2.电荷的这种只能取分立的,不连续量值的特性叫做电荷的量子性.
3.电荷的基本单元就是一个电子所带电量的绝对值—.
1890年斯通尼引入了"电子"(electron)这一名称来表示带有负的基元电荷的粒子.
1913年密立根设计了有名的油滴试验,直接测定了此基元电荷的量值.
许多基本粒子都带有正的或负的基元电荷.微观粒子所带的基元电荷数常叫做它们各自的电荷数,都是正整数或负整数.
近代物理从理论上预言基本粒子由若干种夸克或反夸克组成,每一个夸克或反夸克带有或的电量.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.
三,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——电荷守恒定律.
现代物理研究已表明,在粒子的相互作用过程中,电荷是可以产生和消失的.然而电荷守恒并未因此而遭到破坏.
例如,电子对的"产生"
电子对的"湮灭"
四,电荷的运动不变性
一个电荷的电量与它的运动状态无关,即系统所带电荷与参考系的选取无关.
第二节库仑定律
一,点电荷的概念
当一个带电体本身的线度比所研究的问题中所涉及的距离小得多时,该带电体的形状与电荷在其上的分布状况均无关紧要,该带电体就可看作为一个带电的点,叫做点电荷.
二,库仑定律
1.表述
在真空中,两个静止的点电荷之间的相互作用力,其大小与它们电荷的乘积成正比,与它们之间距离的二次方成反比;作用力的方向沿着两点电荷的连线,同号电荷相斥,异号电荷相吸.
2.表达式
其中
称为真空电容率.
说明:
(1)在库仑定律表示式中引入真空电容率和"4π"因子的作法,称为单位制的有理化.
(2)从式子可见,当和同号时,,即表现为排斥力;当和异号时,,即表现为吸引力.静止电荷间的电作用力,又称为库仑力.
(3)两静止点电荷之间的库仑力遵守牛顿第三定律.
(4)两个以上的静止的点电荷之间的作用力遵循电力的叠加原理:即两个以上的点电荷对一个点电荷的作用力等于各个点电荷单独存在时对该点电荷的作用力的矢量和.
(5)库仑定律是直接由实验总结出来的规律,它是静电场理论的基础,以它为基础将导出其他重要的电场方程.
(6)库仑定律为实验定律,r从广大范围内正确有效,且服从力的矢量合成法则.
第三节电场强度
引言:场的基本概念
按字义理解,所谓"场"是指某种物理量在空间的一种分布.例如温度场,速度场而温度和速度就称为相应的场量.
标量场矢量场均匀场静场稳恒场
物理学中,"场"是指物质的一种特殊形态.实物和场是物质的两种存在形态,它们具有不同的性质,特征和不同的运动规律.场的物质性表现在场是一种客观实在,不依赖人们的意识而存在着,为人们的意识所反映,而且与实物一样,场也有质量,能量,动量和角动量.
实物是由原子分子组成的,一种实物占据的空间,不能同时被其他实物所占据,而场是一种弥漫在空间的特殊物质,它遵从叠加性,即一种场占据的空间,能为其他场同时占有,互不发生影响.实物之间的各种相互作用总是通过各种场来传递的.
标量场的场量在空间各点只有大小,没有方向.为描述场的整体分布的特征,通常采用等值面和等值线的方法.常常引入标量场的梯度.
矢量场的场量在空间不同点上既可能有不同的量值也可能有不同的方向.为了描述矢量场的性质,总是通过它的场线,通量和环流来进行研究的.
一,静电场
1.超距作用和近距作用(场的观点)
2.场论观点(法拉第)
没有物质,物体之间的相互作用是不可能发生的.
根据场论观点:
(1)特殊媒介物质—电场
(2)电场力
3.静电场
相对于观察者静止的电荷周围所存在的场称为静电场(该电荷称为场源电荷).
(1)静电场仅是电磁场的一种特殊形态.
(2)电磁场与实物物质一样具有质量,能量,动量等.
(3)电磁场一经产生就能单独存在,即使产生它的电荷已消失.
(4)电磁场可同时在空间叠加.
(5)场和实物虽然都是物质,但又有区别.是物质存在的两种不同形式.
(6)近代观点:两个点电荷是通过交换场量子而相互作用的,电磁场的场量子就是光子.
4.静电场的重要表现
引入电场的任何带电体都将受到电场的作用力;当带电体在电场中移动时,电场力将对带电体作功.
二,电场强度
1.如何描述电场对电荷的作用
引入试探电荷:是点电荷;所带电量足够小,以致在电场中不会影响原有的电场的分布.
2.实验事实
(1)在场中不同点,受力的大小,方向均不同;
(2)不同在场中确定点其受力的方向确定,大小与成正比;
(3)比值/与无关,仅由电场本身的性质决定.
3.定义电场强度(简称场强)
即电场强度定义为:电场中某点的电场强度在量值上等于放在该点的单位正试验电荷所受的电场力,其方向与正试验电荷受力方向一致.
4.说明
(1)单位:
(2)是空间坐标的一个矢量点函数,其方向与正试验电荷所受力的方向相同.
(3)在已知电场强度分布的电场中,电荷在场中某点处所受的力为.
三,点电荷电场强度
根据库仑定律,有
从上式可得出结论:
当时,的方向与的方向相同;
当时,的方向与的方向相反.
在以为原点,r为半径所作的球面上,各处的大小相等,方向沿径矢,具有球对称性.即真空中点电荷的电场是非均匀场,但具有对称性.
四,电场强度叠加原理
1.场强叠加原理
设场源由n个点电荷q1,q2,…,qn组成,作用在场中某点P处试验电荷q0上的力为各点电荷所产生的力,,的矢量和.
相应的合场强为:
即点电荷系在某点产生的场强,等于每一个点电荷单独存在时在该点分别产生的场强的矢量和,这就是场强叠加原理.
2.连续分布电荷电场的场强
任何带电体都可以看成是许多电荷元的集合,在电场中任一场点P处,每一电荷元在P点产生的场强为
整个带电体在P点的场强为:
实际带电体的电荷连续分布的具体形式大致有三种:
(1)体分布:
(2)面分布:
(3)线分布:
五,电偶极子的电场强度
1.几个概念:
(1)两个电荷相等,符号相反,相距为的点电荷和,若场点P到这两个点电荷的距离比大得多时,这两个点电荷构成的电荷系称为电偶极子.
(2)从指向的矢量称为电偶极子的轴.
(3)电偶极矩:
2.电偶极子的电场强度
(1)电偶极子轴线延长线上一点的电场强度
(2)电偶极子轴线的中垂线上一点的电场强度
物理电磁学知识点有哪些?
电磁学是研究电、磁、二者相互作用现象,及其规律和应用的物理学悄轿分支学科。根据近代物理学的观点,磁的现象是由运动电荷所产生的,因而在电学的范围内必然不同程度地包含磁学的内容。
电磁学从原来互相独立的两门科学发展成为物理学中一个完整的分支学科让段,主要是基于两个重要的实验发现,即电流的磁效应和变化的磁场的电效应。
物理发展
电磁波的发现由于历史上的原因,同时也由于磁学本身的发展和应用,如近代磁性材料和磁学技术的发展,新的磁效应和磁现象的发现和应用等等,使得磁学的内容不断扩大,而磁学在实际上也就作为一门和电学相平行的学科来研究。
麦克斯韦电磁理论的重大意义,不仅在于这个理论支配着一切宏观电磁现象(包括静电、稳恒磁场、电磁感应等等),而且在于它将光学现象统一在这个理论框架之内,深刻地影响着人们认识物质世界的思想。
和电磁学密切相关坦运誉的学科是经典电动力学,两者在研究对象和内容上并没有原则的区别。一般说来,电磁学偏重于经典电磁现象的实验研究,从广泛的电磁现象研究中归纳出电磁学的基本规律,最后总结出麦克斯韦方程组。
而经典电动力学则偏重于理论方面,它以麦克斯韦方程组和洛伦兹力(逻辑上相当于牛顿力学中牛顿的三个运动定律)为基础,研究宏观尺度下电磁场分布,电磁波的激发和传播,以及带电粒子与电磁场的相互作用等电磁问题。
什么是电磁学?
1、1820年,丹麦物理学家奥斯特发现了通电导线下小磁针的偏转现象从而发现了电流的磁效应。
1820年4月,有一次晚上讲陪基指座,奥斯特演示了电流磁效应的实验。当伽伐尼电池与铂丝相连时,靠
近铂丝的小磁针摆动了。这一不显眼的现象没有引起听众的注意,而奥斯特非常兴奋,他接连三个月深入地研究,在1820年7月21日,他宣布了实验情况。
奥斯特将导线的一端和伽伐尼电池正极连接,导线沿南北方向平行地放在小磁针的上方,当导线另一端连到负极时,磁针立即指向东西方向。把玻璃板、木片、石块等非磁性物体插在导线和磁针之间,甚至把小磁针浸在盛水的铜盒子里,磁针照样偏转。
奥斯特认为在通电导线的周围,发生一种“电流冲击”。
这种冲击只能作用在磁性粒子上,对非磁性物体是可以穿过的。
磁性物质或磁性粒子受到这些冲击时,阻碍它穿过,于是就被带动,发生了偏转。
导线放在磁针的下面,小磁针就向相反方向偏转;如果导线水平地沿东西方向放置,这时不论将导线放在磁针的上面还是下面,磁针始终保持静止。
他认为电流冲击是沿着以导线为轴线的螺旋线方向传播,螺纹方向与轴线保持垂直。这就是形象的横向效应的描述。
奥斯特对磁效应的解释,虽然不完全正确,但并不影响这一实验的重大意义,它证明了电和磁能相互转化,这为电磁学的发展打下基础。
2、1831年,英国物理学家法拉第发现磁铁穿过闭旦郸测肝爻菲诧十超姜合线圈时,线圈中有电流产生从而发现了电磁感应现象。
迈克尔·法拉第是英国著名化学家戴维的学生和助手,他的发现奠定了电磁学的基础,是麦克斯韦的先导。
1831年10月17日,法拉第首次发现电磁感应现象,并进而得到产生交流电的方法。
1831年10月28日法拉第发明了圆盘发电机,是人类创造出的第一个发电机。
3、伽利略从实验中总结出自由落体定律、惯性定律和伽利略相对性原理等。从而推翻了亚里士多德物理学的许多臆断,奠定了经典力学的基础。
反驳了托勒密的地心体系,有力地支持了哥白尼的日心学说。他以系统的实验和观察推翻了纯属思辨传统的自然观,开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学。
4、1665至1667年间、牛顿已在思考引力的问题。
一天傍晚、他坐在苹果树下乘凉、一个苹果从树上掉了下来。
他忽然想到:为什么苹果只向地面落、而不向天上飞呢?。
他分析了哥白尼的曰心说和开普勒的三定律,进而思考:行星为何绕着太阳而不脱离?行星速度为何距太阳近就快,远就慢离太阳越远的行星,为何运行周期就越长?
牛顿认为它们的根本原因是太阳具有巨大无比的吸引力。经过一系列的实猃、观测和演算,牛顿发现太阳的引力与它巨大的质量密切相关。
牛锋携顿进而掲示了字宙的普遍规律:凡物体都有吸引力;质量越大、吸引力也越大;间距越大、吸引力就越小。这就是经典力学中著名的:万有引力定律。
5、瓦特在厨房里看祖母做饭。
灶上坐着一壶开水。
开水在沸腾。
壶盖啪啪啪地作响,不停地往上跳动。
瓦特观察好半天,感到很奇怪,猜不透这是什么缘故,就问祖母说?什么玩艺使壶盖跳动呢”。
祖母回答说:"水开了,就这样。
"瓦特没有满足,又追问:"为什么水开了壶盖就跳动?是什么东西推动它吗?"可能是祖母太忙了,没有功夫答对他,便不耐烦地说:"不知道。
小孩子刨根问底地问这些有什么意思呢。
"。
连续几天,每当做饭时,他就蹲在火炉旁边细心地观察着。
起初,壶盖很安稳,隔了一会儿,水要开了,发出哗哗的响声。
摹地,壶里的水蒸汽冒出来,推动壶盖跳动了。
蒸汽不住地往上冒,壶盖也不停地跳动着,好象里边藏着个魔术师,在变戏法似的。
瓦特高兴了,几乎叫出声来,他把壶盖揭开盖上,盖上又揭开,反复验证。
他还把杯子、调羹遮在水蒸汽喷出的地方。
瓦特终于弄清楚了,是水蒸汽推动壶盖跳动,这水蒸汽的力量还真不小芦配呢。
一七六九年,瓦特把蒸汽机改成为发动力较大的单动式发动机。
后来又经过多次研究,于一七八二年,完成了新的蒸汽机的试制工作。
机器上有了联动装置,把单式改为旋转运动,完善的蒸汽机。
物理电磁学的主要内容是什么
主要内容:详细地阐述了静电场、恒定电流、磁场、电磁感应、岩迅交变电流和电磁波等伍枣唯高中电磁学范围内的高考重、难点及竞赛的特点与趋势,并附有四份高中电磁学竞赛模拟题及参考答案。
电磁学是物理学的一个分支,起源于近代。
广义的电磁学可以说是包含电学和腔培磁学,但狭义来说是一门探讨电性与磁性交互关系的学科。
主要研究电磁波,电磁场以及有关电荷,带电物体的动力学等等。
高中物理电磁学知识点整理
高中物理电磁学知识点归纳
1、电流的磁效应:
把一根导线平行地放在磁场上方,给导线通电时,磁针发生了偏转,就好像磁针受到磁铁的作用一样。
这说明不仅磁铁枝团能产生磁场,电流也能产生磁场,这个现象称为电流的磁效应。
2、电流磁效应现象:
磁铁对通电导线的作用,磁铁会对通电导线产生力的作用,使导体棒偏转。
电流和电流间的相互作用,有相互平行而且距离较近的两条导线,当导线中分别通以方向相同和方向相反的电流时,观察到发生的现象是:同向电流相吸,异向电流相斥。
3、电磁感应发现的意义:
①电磁感应的发现使人们对电与磁内在联系的认识更加完善,宣告了电磁学作为一门统一学科的诞生。
②电磁感应的发现使人们找到了磁生电的条件,开辟了人类的电器化时代。
③电磁感应现象的发现,推动了经济和社会的发袭悄展,也体现了自然规律的和谐的对称美。
4、对电磁感应的理解:
电和磁之间有着必然的联系,电能生磁,磁也一定能够生电,但磁生电是有条件的。
只有变化的磁场或相对位置的变化才能产生感应电流,磁生电表现为磁场的“变化”和“运动”。
引起电流的原因概括为五类:
①猛禅橘变化的电流。
②变化的磁场。
③运动的恒定电流。
④运动的磁场。
⑤在磁场中运动的导体。
5、磁通量:
闭合电路的面积与垂直穿过它的磁感应强度的乘积叫磁通量,即Φ,θ为磁感线与线圈平面的夹角。
对磁通量Φ的说明:
虽然闭合电路的面积与垂直穿过它的磁感应强度的乘积叫磁通量,但是当磁场与闭合电路的面积不垂直时,磁感应强度也有垂直闭合电路的分量磁感应强度垂直闭合电路面积的分量。
6、产生感应电流的条件:
一是电路闭合。
二是磁通量变化。
7、楞次定律:
感应电流具有这样的方向,即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
8、楞次定律的理解:
①感应电流的磁场不一定与原磁场方向相反,只是在原磁场的磁通量增大时两者才相反;在磁通量减小时,两者是同样。
②“阻碍”并不是“阻止”如原磁通量要增加,感应电流的磁场只能“阻碍”其增加,而不能阻止其增加,即原磁通量还是要增加。
③定律本身并没有直接给定感应电流的方向,只是给定感应电流的磁场与原磁场间存在“阻碍”关系,要注意区分这两个磁场及其间的相互关系。
9、感应电动势:
在电磁感应现象中产生的电动势叫做感应电动势,产生感应电动势的那部分导体就相当于电源。
10、反电动势:
定义:电动机转动时,线圈中也会产生感应电动势,这个电动势总要削弱电源电动势的作用,我们把这个电动势称为反电动势。
11、电磁感应规律的应用:
感生电动势的产生由感应电场使导体产生的电动势叫感生电动势。
感生电动势在电路中的作用就是充当电源,其电路就是内电路,当它与外电路连接后就会对外电路供电变化的磁场在闭合导体所在空间产生电场。
导体内自由电荷在电场力作用下产生感应电流,或者说导体中产生了感应电动势,由此可见,感生电场就相当于电源内部的所谓的非静电力,对电荷产生力的作用。
12、感生电场的应用:
电子感应加速器是应用感生电场对电子的作用来加速电子的一种装置,主要用于核反应研究。
13、互感和自感:
互感现象:两个线圈之间并没有导线相连,但当一个线圈中的电流变化时,它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势,这种现象叫做互感现象。
14、对互感的三点理解:
①互感现象是一种常见的电磁感应现象,它不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间,而且可以发生于任何相互靠近的电路之间。
②互感现象可以把能量由一个电路传到另一个电路,变压器就是利用互感现象制成的。
③在电力工程和电子电路中,互感现象有时会影响电路的正常工作,这时要求设法减小电路间的互感。
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