大学物理电磁学总结.docx

大学物理电磁学总结 电磁学部分总结 静电场部分 第一部分：静电场的基本性质和规律 电场是物质的一种存在形态，它同实物一样也具有能量、动量、质量等属性。静电场的物质 特性的外在表现是： 电场对位于其中的任何带电体都有电场力的作用 带电体在电场中运动, 电场力要作功——电场具有能量 1、描述静电场性质的基本物理量是场强和电势，掌握定义及二者间的关系。 电场强度 E = q 0 ∞ W a 电势 U a ==E ?d r q 0a 2、反映静电场基本性质的两条定理是高斯定理和环路定理 Φ e =E ?d S = ε 0 ∑q L E ?d r =0 要掌握各个定理的内容，所揭示的静电场的性质，明确定理中各个物理量的含义及影响各个 量的因素。重点是高斯定理的理解和应用。 3、应用 (1)、电场强度的计算 1q E =r 02a) 、由点电荷场强公式 4π ε r 及场强叠加原理 E = ∑ E 计 i 0 算场强 一、离散分布的点电荷系的场强 1q i E =∑E i =∑r 2i 0 i i 4π ε r 0i 二、连续分布带电体的场强 d q E =? d E =? r 20 4π ε 0r 其中，重点掌握电荷呈线分布的带电体问题 b) 、由静电场中的高斯 定理计算场源分布具有高度对称性的带电体的场强分布 一般诸如球对称分布、轴对称分布和面对称分布，步骤及例 题详见课堂笔记。还有可能结合电势的计算一起进行。 c) 、由场强和电势梯度之间的关系来计算场强（适用于电势容易计算 或电势分布已知的情形），掌握作业及课堂练习的类型即可。 （2）、电通量的计算 均匀电场中 S 与电场强度方向垂直 均匀电场，S 法线方向与电场强度方向成θ 角 E =-gradU =-? U ?U ?U ?U =-(i +j +k ) ?x ?y ?z c) 、由高斯定理求某些电通量 （3）、电势的计算 a) 、场强积分法（定义法）——计算 U P =? E ?d r b) 、电势叠加法——q i ? 电势叠加原理计算 ? ∑U i =∑4π ε r ? 0i U =? dq ? dU = ? ? ? 4π ε 0r ? 第二部分：静电场中的导体和电介质 一、导体的静电平衡状态和条件 导体内部和表面都没有电荷作宏观定向运动的状态称为静电平衡状 态。 静电平衡下导体的特性： 整个导体是等势体，导体表面是个等势面； 导体内部场强处处为零，导体表面附近场强的大小与该 表面的电荷面密度成正比，方向与表面垂直； （3）导体内部没有净电荷，净电荷只分布在 外表面。 有导体存在时静电场的计算 1. 静电平衡的条件 E 内 =0 U =C 原则： 2. 基本性质方程：高斯定理 1E ?d S = 场强环路定理 3. 电荷守恒定律 ∑Q =常量. i i ε 0i E ?d l =0 ∑Q 二、静电场中的电介质 掌握无限大、均匀的、各向同性的电介质的情况： 充满电场空间的各向同性均匀电介质内部的场强大小等于真空中场 强的 r 倍，方向与真空中场强方向一致。 电位移矢量 E =E 0-E = E 0 ε r ε r --相对介电常数 D =ε E ε =ε 0ε r D 介质中的高斯定理 ? d S = ∑ q （自由电荷） 掌握程度：作业中的情形 三、电容、电场能量 1、孤立导体的电容、电容器的电容计算；影响电容的因素； Q C = Q C = ?U 电容器电容的大小只取决于极板的形状、大小、相对位置以及极板间的电介质情况 2、电容 器的能量 3、电场能量 Q 211 W e ==QU =CU 2 2C 22 W e 121 = == DE 能量密度 w e ε E 适合任何电场 V 22 电场能量 课上例题或作业 12W e =? d W e =? ? ? E d V V V 2 稳恒磁场部分 第一部分：稳恒磁场的基本性质和规律 (1) 磁场是物质的一种形态，具有能量、质量、动量等。 (2)磁场是由运动电荷(或电流) 产 生的，它又对放入其中的运动电荷(或电流) 有力的作用 描述稳恒磁场性质的基本物理量——磁感应强度 反映稳恒磁场基本性质的两条定理是高斯定理和安培环路环路定理 要掌握各个定理的内容，所揭示的稳恒磁场的性质，明确定理中各个物理量的含义及影响各 个量的因素。重点是安培环路定理的理解和应用。 磁场中的高斯定理 安培环路定律 B ?d S =0 B ?d l =μ 0∑I i 内 3、应用 (1)、磁感应强度的计算 a) 、由毕——萨定律计算任意形状的载流导线的磁场 直线电流、圆形载流导线圆心及轴线上的、圆弧形载流导线在 圆心处的磁感应强度计算。 b) 、由磁场叠加原理 = ∑ B 计算组合导线的磁感应强度，如 B i c) 、利用安培环路定理计算场源分布具有高度对称