电磁场第四章第1节
第四章 原子吸收分光光度法
优点：温度高，且可控；试样用量少（μg 或μl级），可直接测固体样； 原子化效率高；灵敏度高。 缺点：精度差，分析速度慢，共存化合物分子吸收，干扰较大。
低温原子化法
汞蒸汽原子化（测汞仪） 试样中汞化合物用还原剂（SnCl2）还原为汞蒸汽，并通过Ar 或N2 将其带入 吸收池进行测定。 Hg2++Sn2+ 氢化物原子化 AsCl3+4NaBH4+HCl+8H2O = AsH3+4NaCl+4HBO2+13H2 主要用于As、Bi、Ge、Sb、Se、Te的测定。 特点： 可将待测物从大量基体中分离出来，检测限比火焰法低1-3个数量级，选 择性好，且干扰小。 Sn4++Hg
3）该法可消除基体效应带来的影响，但不能消除背景吸收。
4）加入标准溶液的浓度应适当，曲线斜率太大或太小都会引起较大误差。
1. 原子吸收光谱法测定元素M，由未知试样溶液得到的吸光度为 0.435，而在9mL 未知液中加入1mL溶液为100mg/L的M标准溶液后，混合溶液在相同条件下测得的 吸光度为0.835。计算未知试样溶液中M的浓度？ 2. 采用原子吸收分光光度法分析尿样中的铜，测定结果见下表。试计算样品中铜的含 量？
操作简便、分析速度快 准确度高：火焰法误差<1% ，石墨炉法3%-5％
第二节 原子吸收分光光度法基本原理
一、基本概念
共振吸收线：原子外层电子从基态跃迁至能量最低的激发态所产生的吸收谱线 第一共振线：元素最灵敏线，通常用作元素分析线
二、基态与激发态原子分配
Ni gi e N0 g0
Ax Cx As Ax Cs
2）作图法
1
鲁科版(新教材)学案：高中第4章电磁波第1节电磁波的产生学案选择性必修2(物理)
学习目标：1.[科学态度与责任]了解麦克斯韦电磁场理论的基本内容以及电磁波的预言。
2.[科学探究]了解赫兹发现电磁波过程，体会电磁场的物质性。
3.[科学思维]理解LC回路中振荡电流的产生过程，会求LC电路的周期与频率。
阅读本节教材，回答第83页“问题”并梳理必要知识点。
教材P83问题提示：根据麦克斯韦电磁理论，利用LC振荡电路可以产生电磁波。
一、麦克斯韦的预言1．变化的磁场周围会产生电场麦克斯韦提出，在变化的磁场周围会激发出一种电场——涡旋电场(也叫感生电场，如图所示)，不管有无闭合电路，变化的磁场激发的涡旋电场总是存在的。
变化的磁场周围产生涡旋电场2．变化的电场周围会产生磁场麦克斯韦从场的观点得出，即使没有电流存在，只要空间某处的电场发生变化，就会在其周围产生涡旋磁场，如图所示。
变化的电场产生涡旋磁场示意图3．电磁波(1)交变的电场和交变的磁场相互联系在一起，就会在空间形成一个统一的、不可分割的电磁场。
这种在空间交替变化并传播出去的电磁场就形成了电磁波。
(2)自然界存在许多不同频率的电磁波，并且它们都以光速在空间传播，可见光只不过是人眼可以看得见的，频率范围很小的电磁波。
二、赫兹实验1．赫兹实验原理图，如图所示：赫兹实验原理示意图2．实验现象：当感应线圈两极间有火花跳过时，环的间隙处也有火花跳过。
3．现象分析：火花在A、B间来回跳动时，在周围空间建立了一个迅速变化的电磁场，这种变化的电磁场以电磁波的形式在空间传播。
当电磁波经过接收器时，导致接收器产生感应电动势，使接收器两球间隙处产生电压，当电压足够高时，两球之间产生火花放电现象。
4．实验结论：赫兹证实了电磁波的存在。
5．实验意义：证明了麦克斯韦的预言，为麦克斯韦的电磁场理论奠定了坚实的实验基础。
三、电磁振荡1．振荡电流：大小和方向都周期性变化的电流。
2．振荡电路：产生振荡电流的电路。
由电感线圈L和电容器C所组成的一种基本的振荡电路为LC 振荡电路，如图所示。
第四章第一节 普朗克黑体辐射理论课件 高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第三册
一.黑体与黑体辐射
1.热辐射： 物体的分子、原子受激发，能量以波或次原子粒子移动 的形式传送，从辐射源向外所有方向直线放射的现象称 辐射，由于辐射能量强弱与温度有关，又称热辐射
一切物体在任何温度下都在辐射各种波长的电磁波，温 度不同，辐射强度按波长分布情况不同
2.黑体：如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电 磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体 （blackbody）
2）.德国物理学家维恩在 1896 年提出了辐射强度按波 长分布的理论公式。维恩公式在短波区与实验非常接近， 在长波区则与学家瑞利在1900 年，提出了辐射强度按波 长分布的瑞利公式。瑞利公式在长波区与实验基本一致， 但在短波区与实验严重不符。
紫外灾难
物
理 黑体辐射与“紫外灾难” 量子化理论
这可能反映了某种具有普遍意义的客观规律，必须理论 研究！！！
二. 黑体辐射的实验规律
1.随着温度的升高，各种波长的电 磁波，辐射强度都有增加
2.随着温度的升高，辐射强度的极 大值向波长较短的方向移动
3. 物理学家的解释
1）电磁波来自变化的电磁场，从而产生电磁辐射。应 该依据热学和电磁学的知识来寻求黑体辐射的理论解释。
由图像可知，黑体的辐射强度随着温度的升高而增大 ，故C错误；
由图可知，随着温度的升高，相同波长的光辐射强度 都会增大，同时最大辐射强度向左侧移动，即向波长 较短的方向移动，故D正确。
3、(黑体辐射的实验规律)(2021·黑龙江哈尔滨六中高 二期中)下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系 的图中，符合黑体辐射实验规律的是( )
√A．温度越高，物体辐射的电磁波越强
B．冷的物体只吸收电磁波 C．辐射强度按波长的分布情况只与物体的温度有关，与材料的种类及 表面状况无关
第四章电磁波及应用
A.电磁波可以在真空中传播，机械波的传播要依赖于介质 B.电磁波在任何介质中传播速率都相同，机械波只在同一种介质中传播速率才相同 C.电磁波和机械波都不能产生干涉 D.电磁波和机械波都能产生衍射 7.当电磁波的频率增加时，它在真空中的速度将（） A.减小 B.增大 C.不变 D. 以上都不对 8． 央电视台曾做过关于“深度撞击”探测器撞击坦普尔彗星的特别报道，使得人们坐在家 中同样可以享受这一史无前例的探索之旅。在直播电视画面上可看到工程人员欢呼的时 刻为 13 时 57 分零秒。已知撞击时，彗星距离地球 1.336 亿公里，只计电磁波从彗星传 到地球的时间， 忽略电视信号在地球上的传播时间， 估算撞击器与彗星的撞击时刻为 ） （ A． 13 时 49 分 35 秒 B． 13 时 57 分零秒 C． 13 时 42 分 10 秒 D． 14 时 04 分零秒 9.从地球向月球发射电磁波，经过 2.56s 收到它的反射波，月球、地球之间的距离是 km.
例1在电视节目中我们经常看到主持人与派到世界热点地区的记者通过同步理论传播电磁波电磁场实例实例应用分类实验麦克斯韦电磁理论赫兹电火花实验电磁波波谱无线电波的发射与接收电视信息化社会移动通讯传感器数字电视因特网第四章电磁波及应用通讯卫星通话他们之间的一问一答总是迟半拍这是为什么
第四章 电磁波及应用
第一节 电磁波的发现 【知识要点】 知识要点】 1． 关于麦克斯韦电磁场理论 变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。如果电场或磁场的变化是均匀的，产生的 磁场或电场是稳定的；如果电场是周期性（振荡）变化的，产生的磁场是同频率周期性 变化的振荡。 2． 关于电磁场和电磁波 ． 电场和磁场本身就是一种物质，它们交替产生又相互联系，形成不可分割的统一体，并 且由发生地向周围空间传播，形成电磁波，所以电磁波的传播有别于机械波，不需要介 质，电磁波在真空中的传播速度跟光速相同，其值为 C=3.00×108 米/秒。赫兹用实验证 实了电磁波的存在。 典例分析】 【典例分析】 【例 1】根据麦克斯韦的电磁场理论,下列说法中错误的是． A．变化的电场可产生磁场 B．均匀变化的电场可产生均匀变化的磁场 C．振荡电场能够产生振荡磁场 D．振荡磁场能够产生振荡电场 【解析】麦克斯韦电磁场理论的含义是变化的电场可产生磁场，而变化的磁场能产生电场； 产生的场的形式由原来的场的变化率决定，可由原来场随时间变化的图线的切线斜率判断， 确定． 可见，均匀变化的电场的变化率恒定，产生不变的磁场，B 说法错误；其余正确． 【例 2】如下图 4-1 中磁场的磁感应强度 B 随时间 t 变化的四种情况，如图所示，其中能产 生电场的有________图示的磁场，能产生持续电磁波的有________图示的磁场。
第1节光源、光的单色性和相干性
合光强 I I1 I 2
非相干迭加
同振向、同频率、位相差恒定的两列光波的迭加：
合光强 I I1 I 2 2 I1I 2 cos
2
1
2
(r2
r1 )
r2 r1 ：光程差
2k ， k 0,1,2， I I1 I 2 2 I1I 2 ，干涉加强
(2k 1) ， k 0,1,2， I I1 I 2 2 I1I 2 ，干涉相消
K
r2
L
r2
r1
2
（2k
k 1）
2
k
0,1,2明纹 k 0,1,2暗纹
S
例：用 0.5893m 的钠光灯做双缝干涉实验
屏与双缝的距离 D 500mm 求：（1） d 1.2mm 和 d 10mm 时，相邻两明纹间距
（2）若相邻两明纹的最小分辨距离为 0.065mm ， d 最大是多大？
只有把同一个波列分割为两个波列让这两个波列在空间相遇
才能获得相干光
分割波列的方法（1）分波面法（2）分振幅法
杨氏双缝干涉是分波面法
2
二、 杨氏双缝干涉 S1 S2 处1 2 相干光 相干光源
P
S1 S
S2
2
1
2
(r2
r1 )
=
2
，
r1
xP
2 2k
S1
r2
N1
d 2
r2 r1 k ， k 0,1,2，明纹 d
三、 光的单色性
包含多种频率的光：复色光
具有单一频率的光：单色光，准单色光， 或 ：谱线宽度
m
2
，
，m
，严格单色光
0 ， m
获得单色光的方法：
浙江省临海市新概念教育咨询有限公司八年级科学下册 第四章《第1节 指南针为什么能指方向》学案 浙教版
第四章《第1节指南针为什么能指方向》学案联想情景导入你玩过磁铁吗?将一角、伍角、一元的硬币分别与磁铁接触，你观察到哪些硬币能被磁铁吸引，哪些硬币不能被磁铁吸引?用一条形磁铁接触铁屑后，你会看到磁铁的两端吸引较多的铁屑，这是为什么呢?将一块条形磁铁用细线悬挂起来，使磁铁能自由转动。
当磁铁静止时，你发现磁铁的两端所指的方向吗?用两块条形磁铁的两端相互接近，然后用其中一块磁铁的另一端与另一块磁铁的一端接近，你会有什么感觉?将一些铁屑放在你的科学课本上，在课本的下面放一块磁铁。
移动磁铁观察课本上面的铁屑发生什么变化。
我们知道，信鸽能够长途飞行而不迷失方向。
科学家们曾做过一个实验：把几百只训练有素的信鸽分成两组，在一组信鸽的翅膀下各缚一块小铁块，而在另一组信鸽的翅膀下各缚一块大小相同的铜块，然后把它们带到离鸽舍一定距离的地方放飞。
结果绝大部分缚铜块的信鸽都能飞回到鸽舍，而缚着铁块的信鸽却全部飞散了。
为什么膀下各缚小铁块的信鸽全部飞散。
而绝大部分缚铜块的信鸽都能飞回到鸽舍呢?重点知识详解一、磁体和磁极1．磁性：磁铁具有吸引铁、钴、镍等物质的性质。
实验操作：让磁铁去接近：①大头针；②l元硬币；③5角硬币；④塑料；⑤1角硬币；⑥纸片；⑦回形针。
实验现象：能被磁铁吸引的物体有①②⑦。
实验结论：磁铁具有吸引铁、钴、镍等物质的性质。
2．磁体：具有磁性的物体。
常见的磁体有条形、针形、蹄形、圆柱形。
3．磁极：磁体上磁性最强的部位。
探究磁体各部分磁性的强弱。
探究思路：用磁体去吸铁屑。
实验现象：如下图所示：实验结论：磁体两端的磁性最强。
中间磁性最弱。
4．南北极：(1)探究磁体的自然指向。
将小磁针放在针尖上。
用手拨动小磁针，观察静止时的指向。
注意：1．不要让磁体靠近它。
2．多做几次你能发现什么规律?实验现象：小磁针静止后的位置总是指向南北方向。
实验结论：悬吊着的磁针，静止时指南的那个磁极叫南极(S极)，指北的那个磁极叫北极(N极)。
《电磁场与电磁波》课程思政元素
《电磁场与电磁波》课程思政元素第四章恒定磁场第1节恒定磁场的实验定律和磁感应强度一、授课内容二、实施过程（一）思政元素类型中国特色社会主义和中国梦教育（二）课堂教学手法1.教学手段：采用PPT、视频等多媒体形式。
2.课程思政融入点为了纪念伟大的物理学家、电气工程师、交流电之父，人们将磁感应强度的单位定义为“特斯拉”，从特斯拉一生淡泊名利、无私奉献的科研精神，引申出思政案例。
三、思政元素内容淡泊名利甘于奉献，共筑科技强国梦（一）元素内容特斯拉一生的发明见证着他对社会无私的贡献。
在他众多的发明里，最惠及大众的莫过于交流电及交流电发电机了。
如今，在世界的每一个角落，经济的发展、科学的进步和生活的享受都离不开交流电的帮助。
爱迪生发明直流电后，电器得到广泛应用，而电费同时却十分高昂，所以经营输出直流电成为了当时最赚钱的生意。
到特斯拉脱离爱迪生公司后，他正式向社会展示了他的交流电发明。
在1893年1月位于芝加哥的一次世界博览会开幕礼中，特斯拉展示了交流电，同时点亮了90000盏灯泡的供电能力，震慑全场，因为直流电根本达不到这种效果。
在交流电取代了直流电成为供电的主流后，特斯拉本有可能拥有数不清的财富。
因为他掌握了交流电的专利权，在当时每生产一匹交流电，特斯拉就能得到1美元的版税。
然而，在强大的利益驱动下，美国多股财团联合起来，要挟特斯拉放弃此项专利权，并意图独占牟利。
经过多番交涉后，特斯拉决定放弃交流电的专利权，条件是交流电的专利将永久公开。
从此他便撕掉了交流电的专利，损失了收取版税的权利。
也因为如此，交流电再没有专利，成为一项免费的发明，令全人类受益至今。
诺贝尔物理学奖自创立开始的三十年里，尼古拉·特斯拉一个人就被评选出九次，与爱迪生一起二次，而他把这十一次的诺贝尔奖全部让贤。
纵观诺贝尔得奖历史，科学家通过研究尼古拉·特斯拉的作品，从而得到启发获得诺贝尔物理学奖的比率占了27%，间接得到启发的比率超过65%。
简谐振动
这一结论常常用来判断简谐振动并求出其振动周期。
二、阻尼振动 1、定义
阻尼振动： 在回复力和阻力作用下的振动。
无阻尼自由振动：振动物体不受任何阻力的影响， 只在回复力作用下所作的振动。 阻尼：消耗振动系统能量的原因。 2、阻尼振动的数学表达式
dx 阻力： F v dt
：比例系数
2 2
引入阻尼系数：
固 有 频 率：
2
2m
0 k m
d x dx 2 2β ω0 x 0 2 dt dt
线性阻尼振动系统的运动方程
在小阻尼条件下 (β ω0 )，微分方程的解为: t
x A0 e
cos(t 0 )
x A0 e
β t
cos(ω t 0 )
1 T 2
x A cos(t )
: 角频率
物体在2 秒内所作的完全运动的次数。
2 T 2
简谐振动的周期性
T: 周期
S( 秒 )
:
频率
: 角频率
rad /S(弧度/秒)
Hz(赫兹)
(t + ): 相位
决定简谐运动状态的物理量。 t = 0 时的相位。
回复力 F
（3）描述简谐振动的特征量： 振幅 A 周期 T
初相
总 结 周期 T ：决定于振动系统本身的性质。 固有圆频率：
k m
固有周期： T 2
2 m / k
振幅 A ：振幅决定于振动的能量。
初相 ：决定于用数学公式表达简谐振动对时 间原点的选择，这一选择具有任意性。
x A cos(t )
x A cos(t )
04第四章-时变电磁场和时谐电磁场(1)
电磁场与电磁波_ 电磁场的边界条件
2.7.1 边界条件的一般形式
一、H 的切向分量的边界条件
取一小矩形回路，两个边 l 分别
位取于H分沿界此面闭两合侧回，路的h 线积0 分，，
由
CH
单位
电场强度
E
V/m
电的
电通量密度
D
C/m^2
（电位移矢量）
磁通量密度
B
T
磁的 （磁感应强度）
磁场强度
H
A/m
回顾以上矢量场量的引入
E是讨论自由空间中静电学时引入的唯一矢量，其物理意义 是单位试验电荷上的电作用力
F qE
D是研究电介质中的电场时引入的辅助量
D E 0E P
B是讨论自由空间中静磁学时引入的唯一矢量，其物理意义 是单位长度电流上的磁作用力
D →高斯定律。电场的一个源是静止电荷；电场有通量源
电动力学的基本方程：麦克斯韦方程 +
f
qv
B
+
f
m
dv
dt
电磁场的基本方程： 麦克斯韦方程 第16页
电磁场与电磁波 时变电磁场
2.6.3 媒质的本构关系(电磁场的辅助方程)
本构关系(组成关系、流量关系、特性方程)
SB dS 0
S D dS q
麦克斯韦方程组： 宏观电磁现象所电遵子循科学的与工基程本学院规律，周是俊 电磁场的基本方程。
电磁场与电磁波_ 2.6 麦克斯韦方程组
2.6.2 麦克斯韦方程组的微分形式(点函数形式)
微分形式(麦克斯韦方程的不限定形式)：
所 不 因从 HE有符此18的，)6J。4宏 麦年Bt理观 克提Dt论→电 斯出变上→磁 韦到化也变场方目磁化没问程场前电有产题组为场找生被,止产到并电生认，场任且磁为麦；从何场是克位未真；2移斯J出正0、磁世韦J现值流d纪方是过得是磁之程电错挑场前可场误剔的最以的的(涡成或涡用流东流功与来源西源的实求。物验解 理 B学方0 程→,磁被通称连为续“性上。自帝然的界符不号存”在。磁荷；磁场无通量源
4-2电磁场与电磁波 (教学课件)-高中物理人教版(2019)选择性必修二
高中物理 选择性必修第二册 第四章 电磁振荡与电磁波
引入
问题： 电磁振荡电路中的能量有一部分要以电磁波的形 式辐射到周围空间中去，那么，这些电磁波是怎 样产生的？
高中物理 选择性必修第二册 第四章 电磁振荡与电磁波
一、电磁场
1.变化的磁场产生电场 (1)实验基础：如图1所示，在变化的磁场中放一个闭合电路，电路里就会产生感应电流.
1886，赫兹通过自制的实验装置，证实了电磁波的存在。仪器中有一对抛光的金属小球，两球 之间有很小的空气间隙。将两球连接到产生高压的感应圈的两端时，两球之间出现了火花放电。 如果能够适时地把能量补充到振荡电路中，以补偿能量损耗，就可以得到振幅不变的等幅振 荡(图4.1-3)。实际电路中由电源通过电子器件为LC电路补充能量。
(3) 电 磁 波 的 波 长 、 频 率 、 波 速 的 关 系λ：f v ＝
， 在 真 空 中 ， 电 磁3波.0×的1速08度 c ＝
m/s.
(4)电磁波能产生反射、折射 、干涉、偏振和衍射等现象.
高中物理 选择性必修第二册 第四章 电磁振荡与电磁波
3.电磁波具有能量 电磁场的转换就是电场能量与磁场能量的转换，电磁波的发射过程是辐射能量的过程， 传播过程是能量传播的过程. 4.电磁波的发现
均匀变化的磁场在周围空间产生恒 均匀变化的电场在周围空间产生恒
定的电场
定的磁场
不均匀变化的磁场在周围空间产生 不均匀变化的电场在周磁场产生同频率的振荡电场
振荡电场产生同频率的振荡磁场
高中物理 选择性必修第二册 第四章 电磁振荡与电磁波
当堂检测
1.根据麦克斯韦电磁场理论，下列说法正确的是（ D ）
高中物理 选择性必修第二册 第四章 电磁振荡与电磁波
人教版高中物理选择性必修第2册 第四章 电磁振荡与电磁波 第1、2节 电磁振荡 电磁场与电磁波
ห้องสมุดไป่ตู้
[对点练清]
1. 如图所示，表示 LC 振荡电路某时刻的情况，以下说法正确
的是
()
A．电容器正在充电
B．电感线圈中的磁场能正在减小
C．电感线圈中的电流正在减小
D．此时自感电动势正在阻碍电流的增加
解析：根据磁感线的方向可以判断电流方向是逆时针，再根据电容器极板上带电
恒定的磁场
定的电场
不均匀变化的电场在周围空间产 不均匀变化的磁场在周围空间产生
生变化的磁场
变化的电场
振荡电场产生同频率的振荡磁场 振荡磁场产生同频率的振荡电场
2.对电磁场的理解 (1)电磁场的产生
如果在空间某区域中有周期性变化的电场，那么它就在空间引起周期性变 化的磁场；这个变化的磁场又引起新的变化的电场……于是，变化的电场 和变化的磁场交替产生，形成了不可分割的统一体，这就是电磁场。 (2)电磁场与静电场、磁场的比较 三者可以在某空间混合存在，但由静电场和磁场混合的空间不属于电磁 场。电磁场是电场、磁场相互激发，相互耦连形成的统一体。电磁场由近 及远传播，形成电磁波，如图所示。
2．判一判
(1)电磁波在真空中和介质中传播的速度相同。
(×)
(2)只要有电场和磁场，就能产生电磁波。
(×)
(3)变化的磁场产生的电场的电场线是闭合曲线。
(√ )
3．想一想 如图所示，为某电路的电场随时间变化的图像，那么，该变 化的电场能否在空间产生电磁波？ 提示：电场均匀变化，产生的磁场恒定不变，故不会在空间产生电磁波。
[解析] 玻璃圆环所在处有均匀变化的磁场，在周围产生稳定的涡旋电 场，对带正电的小球做功。由楞次定律，判断电场方向为顺时针方向。在电 场力作用下，小球先沿逆时针方向做减速运动，后沿顺时针方向做加速运动。 小球在水平面内沿玻璃圆环半径方向受两个力作用：环的弹力 FN 和磁场的洛 伦兹力 F＝Bqv，而且两个力的矢量和时刻等于小球做圆周运动的向心力。考 虑小球速度大小、方向以及磁场强弱的变化，弹力 FN 和洛伦兹力 F 不一定始 终在增大。磁场力始终与小球做圆周运动的线速度方向垂直，所以磁场力对 小球不做功。
ANSYS电磁场教程-电磁模拟
• 3D MVP 列式 – 自由度：AX、AY、AZ (VOLT用于交流或瞬态分析） – 通量垂直边界条件: • 这是自然边界条件，但是，垂直于边界的A分量必须设为零 – X-Y 平面, AZ 必须约束为零 – X-Z平面, AY必须约束为零 – Y-Z平面, AX必须约束为零
4.1-34
4.1-27
• 通用标势法适用的物理模型: – Sourc36单元可与铁磁区相连 – 磁体励磁 – 通量条件可以定义通量（ Webers） – 可在无铁芯介质的模型采用Sourc36单元 – 限制：模型几何体必须满足多连通条件 • 若当铁介质磁导率为无限大时，铁芯内磁场并不接近零，则 可确定为满足多连通条件（变压器、导磁体、具有多通量路 径的模型等） – 缺点： • 要分三步求解
Harmonic no no no yes
Transient no no no yes
Physics
Iron-free yes yes yes yes
Air-iron no yes yes no
Coil-air-iron no yes yes no
Perm Magnet-air-iron yes no no no
Recommended Solver
线圈产生磁场控制带电粒子运动
这是一个当铁芯磁导率 变得很大时，磁场强度 接近零的实例
直线加速器的 C形磁体
气隙
带电粒子 运动
4.1-26
• DSP 方法适合于模拟含有铁和空气界面以及sourc36单元电流源的 系统，分析目的是确定在指定定子电流形式时转矩与转角的关系
10极电机的两极模型
三相电机的绕组截面
(1) 如果模型中还有矢量势和界面单元 INTER115，标量法能用于交流和瞬态模拟
电动力学思考题集
电动力学思考题第一章数学基础和基本理论序言1、电动力学为什么不叫作电磁动力学？2、当一名中学教师是否需要学习理论物理？3、从事实验物理研究或技术开发的人员是否有必要学好理论物理？4、爱因斯坦的生平给了我们什么启发？第一节电动力学的数学基础1、矢量叉乘的导数结果中的两项叉乘顺序为什么不能颠倒？2、张量与并矢的联系与区别是什么？3、某区域散度为零的场是无源场吗？4、唯一性定理的意义？第二节静态场基本方程1、为什么在多数情况下利用连续分布的电场强度计算公式不能得到电场强度？2、电荷守恒定律的意义是什么？3、两电流元之间的相互作用力为什么不满足牛顿第三定律？4、静态场方程的物理意义。
第三节麦克斯韦方程组1、描述电磁感应的物理机制。
2、为什么说麦克斯韦方程是电磁场的基本方程？3、分析介质中的麦克斯韦方程组与真空中的方程组的主要区别和联系。
4、为什么说洛伦兹力公式是一个假设？第四节电磁场的势函数1、规范不变性的意义和重要性。
2、通过达朗伯方程的求解方法体会物理学方程求解技巧。
3、为什么说电磁相互作用需要时间？4、电势参考点的选取对实际结果有影响吗？第五节边值关系和场方程的完备性1、微分方程在介质分界面上为什么不适用？2、法向分量连续其相应的切向分量也连续吗？3、导体表面上的边值关系与两个介质分界面上的边值关系的异同。
4、为什么完备性可以归结为电磁场的唯一性定理？第六节电磁场的能量和动量1、玻印停矢量与能量密度之间的联系是什么？2、深刻理解电磁场能量的传输。
3、相互作用能为什么又称为带电体系在外场中的能量？4、用语言描述电磁场动量守恒定律。
第二章狭义相对论第一节经典时空观及其局限性1、经典时空观主要体现在那几个方面。
2、怎样理解不能在一个参照系内部做实验来确定该参照系相对另一系的速度。
3、以太概念及其作用是什么？4、迈克尔孙实验的历史作用是什么？第二节相对论的时空理论1、光速不变为什么会导致同时的相对性？2、光锥的几何意义说明了什么？3、洛伦兹变换的物理意义。
教科版高中物理选择性必修第三册第四章第1节电子的发现
它认为在阴极电射线场是一中种“不电磁偏波 转，认为因阴极此射线不是带一种电“高速粒子流
我看到的是： ”
它它在电能场中穿不偏透转，薄因此铝不带片电
”Hale Waihona Puke 我用实验证明了:带负电，且电荷量与质子相同
粒子是做不到的 但波可以! 它能穿透薄铝片 粒子是做不到的 但波可以!
速度远小于电磁波传播速度 质量是最轻的原子 1/2000 左右
阴极射线 Cathode ray
赫兹 H.Rudolf Hertz
1857 ～ 1894 德国
J.J 汤姆孙 J.J Thomson 1857 ～ 1940
英国
认为阴极射线是一种“电磁波
认为阴极射线是一种“高速粒子流
”
”
我看到的是：
重走科学探索路…… 1、它在电场中不偏转，因此不带电
让我们一起来好好想想……
电子是原子的组成部分，原子是中性的， 那么原子的模型是怎样的？
汤姆孙认为：原子带正电的 部分应充斥整个原子，很小很 轻的电子镶嵌在球体的某些固 定位置，正象葡萄干嵌在面包 中那样，这就是原子的葡萄干 面包模型
有关阴极射线 实验总结
1 带负电，且电荷量与氢离子相同 2 质量是最轻的原子近 1/2000
电子的发现
1897年J.J.汤姆孙根 据放电管中的阴极射线在 电磁场和磁场作用下的轨 迹确定阴极射线中的粒子 带负电，并测出其荷质比， 这在一定意义上是历史上 第一次发现电子，
12年后R.A.密立根用油滴 实验测出了电子的电荷。
1856-1940英国剑桥大学 实验物理学家
19世纪末，在对气体放电现象的研究中，科学家 发现了电子。
3.由于金属板D、E间的距离是已知的，两板间的电 压是可测量的，所以两板间的电场强度E也是已知 量E=?。磁感应强度B可以由电流的大小算出，同样 按已知量处理。
选择性必修二物理课件4.1电磁波的产生课件-高二物理同步精品课堂(鲁科版2019选择性必修第二册)
电磁波的
产生
电磁波的
产生原理
电磁振荡
此过程周而复始进行，就产生了大小和方向
都周期性变化的振荡电流。
与振荡电流相联系的电场和磁场也
周期性交替变化，电场能与磁场能
相互转化，这种现象称为电磁振荡。
新课学习 电磁振荡
在实际充放电过程中，由于
线圈和电容器存在电阻，电
路中有能量损失，所以灵敏
电流计指针最终停止摆动。
如何描述电磁振荡的快慢呢？
新课学习 电磁振荡
的电容器未放电时，电
路中没有电流，电容器
中电场最强。此时，电
路的全部能量是电容器
中储存的电场能。
新课学习 电磁振荡
电容器放电，其电荷量减少，
由于线圈自感的阻碍作用，
电流逐渐增大，磁场的磁感
应强度和能量也逐渐增大。
放电完毕时，电流最大，电
场能全部转化为磁场能。
新课学习 电磁振荡
线圈给电容器充电，磁场能转化为电场能。
变化的磁场周围会激发出一种
电场——涡旋电场（感生电场）
磁场随时间均匀变化，
涡旋电场稳定
新课学习 麦克斯韦的预言
2.变化的电场周围会产生磁场
麦克斯韦提出：电荷的定向
移动导致周围电场的变化，
电流周围的磁场是由变化的
电场产生的。
新课学习 麦克斯韦的预言
2.变化的电场周围会产生磁场
麦克斯韦得出推论：即使
去的电磁场就形成了电磁波。
自然界存在许多不同频率的电磁波，它们
都以光速在空间传播，可见光是人眼可见
的、频率范围最小的电磁波。
想一想
预言一定正确吗？如何验证？
实验验证
德国物理学家赫兹用实验
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dS
穿过任意表面S的电流等于电流密度矢量穿过这个表面的 穿过任意表面 的电流等于电流密度矢量穿过这个表面的 v v 通量， 通量，即
I = ∫ J ⋅ dS
S
3、电流密度和电场强度之间的关系 、 对于均匀截面的导体， 对于均匀截面的导体，有
R = L γS
γ为电导率，单位是 为电导率， 为电导率 S/m（西/米）。 （ 米
dl dU = dI γdS
v v v v dl E ⋅ dl = J ⋅ dS γdS
v v J = γE
——欧姆定律的微分形式 欧姆定律的微分形式
适用范围：对恒定电场或非恒定电场均适用。 适用范围：对恒定电场或非恒定电场均适用。 4.1.2 电动势 为维持导体中的恒定电流，必须依靠外电源。 为维持导体中的恒定电流，必须依靠外电源。 把电源中 v 能将正负电荷分离开来的非静电力 Fe 称为局外力，作用于单 称为局外力， 局外力 v 设想为一等效场强，称为局外场 位正电荷上的局外力 Fe / q 设想为一等效场强，称为局外场 v 其方向由电源的负极指向正极 只存在于电源内部 由电源的负极指向正极， 电源内部。 强 Ee ，其方向由电源的负极指向正极，只存在于电源内部。 电源的电动势表示为 + + v v Ee E
I 20 20 J= = = × 106 A / m 2 S π (0.002 / 2) 2 π
20 ×10 / π E= = = 0.2 V / m 8 γ 10 / π J
6
6
v 2 v 2 v 2 v 例2 已知电流密度矢量 J = 10 y zex − 2 x ye y + 2 x zez A / m 2 ，
正方向规定为正电荷运动的方向，或是自由电子运动的反方向。 正方向规定为正电荷运动的方向，或是自由电子运动的反方向。 正电荷运动的方向 自由电子运动的反方向
v 表示电流在导体内分布的矢量——电流密度 J 电流密度 表示电流在导体内分布的矢量
场中某点电流密度矢量的大小等于与该点的电荷运动方向垂直 的单位面积上的电流强度，其方向是该点正电荷运动的方向， 的单位面积上的电流强度，其方向是该点正电荷运动的方向， dI 即 J= 单位： 单位：A/m2(安/米2) 安米 2
试求： ）穿过面积x=3，2≤y≤3，3.8≤z≤5.2，沿 试求：1）穿过面积 ， ， ， 流。 2）在上述面积中心处的电流密度。 ）在上述面积中心处的电流密度。 解：1） ）
v ex 方向的总电
v v dS = dydzex v v v 2 v 2 v 2 v J ⋅ dS = (10 y zex − 2 x ye y + 2 x zez ) ⋅ dydzex
= 10 y 2 zdydz
I = ∫ 10 y dy ∫ zdz = 399 ( A)
2 2 3.8
3
5.2
v 2）中心点的位置坐标为 ）中心点的位置坐标为x=3，y=2.5，z=4.5，代入 J 的 ， ， ，
表达式即得
v v v v J = 281.25ex − 45e y + 81ez ( A / m 2 )
γ
v v J E
v v 由电流密度的定义， 由电流密度的定义，有 dI = J ⋅ dS v v 由电压的定义， 由电压的定义，有 dU = E ⋅ dl
横截面均匀的 柱形导体
在任意长为dl，截面积为 的导体上 利用欧姆定律U=IR 的导体上， 在任意长为 ，截面积为dS的导体上，利用欧姆定律
3
v v 的法线方向， 因为 dl 的方向就是dS 的法线方向，所以
作业： 作业：P89 4.1 4.3
8
v v v v E + Ee = 0 Ee = − E + v − v v v + v v e = ∫ Ee ⋅ dl = ∫ (− E ) ⋅ dl = ∫ E ⋅ dl =U 端电压 +
（电源内） 电源内）
−
−
电源内） （电源内）
基尔霍夫电压定律
5
直径为2mm的导线，如果流过它的电流为 的导线， 例1 直径为 的导线 如果流过它的电流为20A，且电流 ， 密度均匀，导体的电导率为10 密度均匀，导体的电导率为 8/πS/m。求导线内部的电场强 。 度。 由于电流密度均匀， 解： 由于电流密度均匀，所以有
4
v v e = ∫ Ee ⋅ dl
电源内） （电源内）
−
+
v v e = ∫ Ee ⋅ dl
电源内） （电源内）
−
+
即把单位正电荷从负极通过电源内部移到正极时， 即把单位正电荷从负极通过电源内部移到正极时，局外 v 所作的功。此时，在电源内部， 电场 Ee 所作的功。此时，在电源内部，欧姆定律的微分 形式改为 v v v + J = γ (E + Ee ) + v v Ee E 电源端电压与电动势之间的关系： 电源端电压与电动势之间的关系： 假设电源内阻为零，则电导率为无穷大， 假设电源内阻为零，则电导率为无穷大，此时
第四章 恒定电场
4.1 电流密度和电动势 4.2 恒定电场的基本方程和边界条件 4.3 恒定电场与静电场的相似对比 4.4 球形接地极和点源 4.5 镜像法 4.6 接地极附近的跨步电压
前 言
静电场——相对于观察者静止、且其电量不随时间变化 相对于观察者静止、 静电场 相对于观察者静止 的电荷所产生的电场。 的电荷所产生的电场。 此时，在静电场中的导体处于静电平衡状态， 此时，在静电场中的导体处于静电平衡状态，导体中 v ，电荷都分布在导体的表面，为一等位体。 E =0，电荷都分布在导体的表面，为一等位体。 如果将导体与直流电源的正、负极板相连接， 如果将导体与直流电源的正、负极板相连接，则因两电极 间的电位差在导体中形成电场， 间的电位差在导体中形成电场，该电场驱使导体中的自由 电子在电场力作用下作持续的定向运动，即呈现恒定电流， 电子在电场力作用下作持续的定向运动，即呈现恒定电流， 或者说，在导体中建立了电流场。它不随时间而变化， 或者说，在导体中建立了电流场。它不随时间而变化，故 被称为恒定电场，与静电场一样同属于静态电场。 被称为恒定电场，与静电场一样同属于静态电场。 v 但是， 但是，导体中E ≠0，它不再是等位体。除了导体中有电场外， ，它不再是等位体。除了导体中有电场外， 导体表面的电荷也在空气（或其它介质）中产生电场， 导体表面的电荷也在空气（或其它介质）中产生电场，该电 场满足静电场的基本方程。 场满足静电场的基本方程。
7
v v 问答题：在恒定电场中， 问答题：在恒定电场中，局外电场 Ee 和库仑电场 E 是否
都满足无旋 满足无旋场的条件
v v ∫ E ⋅ dl = 0
v 而局外电场 Ee 不满足无旋场的条件
l
v v ∫ Ee ⋅ dl = e ≠ 0
l
1
4.1 电流密度和电动势
4.1.1 电流和电流密度 1、电流 、 在导体内任取一个面，单位时间内穿过这个面的电量， 在导体内任取一个面，单位时间内穿过这个面的电量， 称为这个面上的电流强度，简称为电流 电流。 称为这个面上的电流强度，简称为电流。
dq I= dt
2、电流密度 、
单位： 安培 安培) 单位：A(安培